كوكامىدوپروپىل بېتائىن-ناترىي مېتىل كوكوئىل تاۋراتنىڭ سۇلفاتسىز يۈزەكتىكى ئاكتىپ ماددىلار ئارىلاشمىسىنىڭ تەركىبى، pH قىممىتى ۋە ئىئون شارائىتىدىكى رېئولوگىيەلىك دىنامىكىسىنى خاراكتېرلەندۈرۈش

كىرىش سۆز

سۇلۇق ئىككىلىك يۈزەكلىك ماددىسى سىستېمىسى قارشى زەرەتلىك تۈرلەرنى ئۆز ئىچىگە ئالغان بولۇپ، نۇرغۇن سانائەت ساھەلىرىدە، جۈملىدىن گىرىم بۇيۇملىرى، دورىگەرلىك، دېھقانچىلىق خىمىيىلىك مەھسۇلاتلىرى ۋە يېمەكلىك پىششىقلاپ ئىشلەش سانائىتىدە كەڭ قوللىنىلىدۇ. بۇ سىستېمىلارنىڭ كەڭ قوللىنىلىشى ئاساسلىقى ئۇلارنىڭ ئۈستۈنكى يۈزەك ۋە رېئولوگىيەلىك ئىقتىدارلىرى بىلەن مۇناسىۋەتلىك بولۇپ، بۇ خىل مەھسۇلاتلارنىڭ ھەر خىل فورمۇلالاردا ئۈنۈمنى ئاشۇرۇشقا شارائىت ھازىرلايدۇ. بۇ خىل يۈزەكلىك ماددىلىرىنىڭ قۇرتقا ئوخشاش، چىрмаشقان بىرىكمىلەرگە ئۆز-ئۆزىنى بىرلەشتۈرۈشى يۇقىرى دەرىجىدە تەڭشىگىلى بولىدىغان ماكروسكوپ خۇسۇسىيەتلەرنى بېرىدۇ، بۇنىڭ ئىچىدە يېپىشقاقلىقنىڭ ئېشىشى ۋە يۈزەكلىكنىڭ تارتىلىشىنىڭ تۆۋەنلىشى بار. بولۇپمۇ ئانيونلۇق ۋە زۋىتتېريونلۇق يۈزەكلىك ماددىلىرىنىڭ بىرىكىشى يۈزەكلىك پائالىيەت، قېتىشلىق ۋە يۈزەكلىكنىڭ تارتىلىشىنى تەڭشەشتە كۈچلۈك ئىلگىرىلەشلەرنى كۆرسىتىدۇ. بۇ خىل قىلمىشلار يۈزەكلىك ماددىنىڭ قۇتۇپ باش گۇرۇپپىلىرى بىلەن سۇدىن قورقۇپ قالغان قۇيرۇقلىرى ئوتتۇرىسىدىكى ئېلېكتروستاتىك ۋە ستېرىك ئۆز-ئارا تەسىرنىڭ كۈچىيىشىدىن كېلىپ چىقىدۇ، بۇ يەككە يۈزەكلىك ماددىسى سىستېمىسىدىن پەرقلىنىدۇ، چۈنكى ئىتتىرىش ئېلېكتروستاتىك كۈچلىرى كۆپىنچە ئىقتىدارنى ئەلالاشتۇرۇشنى چەكلەيدۇ.

كوكامىدوپروپىل بېتايىن (CAPB; SMILES: CCCCCCCCCCCC(=O)NCCCCN+ (C)CC([O−])=O) يېنىك تازىلاش ئۈنۈمى ۋە چاچنى ياخشىلاش خۇسۇسىيىتى سەۋەبىدىن، گىرىم بۇيۇملىرى فورمۇلالىرىدا كەڭ قوللىنىلىدىغان ئامفوتېرىك يۈزەكتىكى ئاكتىپ ماددا. CAPB نىڭ زۋىتتېريونلۇق تەبىئىتى ئانيونلۇق يۈزەكتىكى ئاكتىپ ماددىلار بىلەن ئېلېكتروستاتىك بىرىكمە ھاسىل قىلىپ، كۆپۈكنىڭ مۇقىملىقىنى ئاشۇرۇپ، فورمۇلانىڭ يۇقىرى ئۈنۈمىنى ئىلگىرى سۈرىدۇ. ئۆتكەن بەش ئون يىلدا، CAPB-ناترىي لاۋرىل ئېفىر سۇلفات (SLES) قاتارلىق سۇلفات ئاساسلىق يۈزەكتىكى ئاكتىپ ماددىلار بىلەن CAPB ئارىلاشمىسى شەخسىي ئاسراش مەھسۇلاتلىرىنىڭ ئاساسىغا ئايلاندى. قانداقلا بولمىسۇن، سۇلفات ئاساسلىق يۈزەكتىكى ئاكتىپ ماددىلارنىڭ ئۈنۈمىگە قارىماي، ئۇلارنىڭ تېرە غىدىقلىنىش پوتېنسىيالى ۋە ئېتىكوكسىلىنىش جەريانىنىڭ قوشۇمچە مەھسۇلاتى بولغان 1،4-دىئوكساننىڭ مەۋجۇتلۇقى توغرىسىدىكى ئەندىشىلەر سۇلفاتسىز ئالماشتۇرۇشلارغا قىزىقىشنى قوزغىدى. ئۈمىدۋار نامزاتلار ئىچىدە تاۋرات، ساركوزىنات ۋە گلۇتامات قاتارلىق ئامىنو كىسلاتا ئاساسلىق يۈزەكتىكى ئاكتىپ ماددىلار بار بولۇپ، ئۇلار بىئو ماسلىشىشچانلىقىنى ئاشۇرىدۇ ۋە تېخىمۇ يۇمشاق خۇسۇسىيەتكە ئىگە [9]. شۇنداقتىمۇ، بۇ خىل ئالماشتۇرۇشلارنىڭ نىسبەتەن چوڭ قۇتۇپ باش گۇرۇپپىلىرى كۆپىنچە چىرمىشىپ كەتكەن مىتسېللا قۇرۇلمىسىنىڭ شەكىللىنىشىگە توسقۇنلۇق قىلىدۇ، بۇ رېئولوگىيەلىك ئۆزگەرتكۈچلەرنى ئىشلىتىشنى تەلەپ قىلىدۇ.

ناترىي مېتىل كوكوئىل تاۋرات (SMCT؛ كۈلۈمسىرەش:
CCCCCCCCCCCC(=O)N(C)CCS(=O)(=O)O[Na]) بولسا N-مېتىلتاۋرىن (2-مېتىلئامىنوئېتانسۇلفون كىسلاتاسى) نىڭ كوكۇستىن ئېلىنغان ياغ كىسلاتاسى زەنجىرى بىلەن ئامىد بىرىكمىسى ئارقىلىق ناترىي تۇزى سۈپىتىدە سىنتېزلانغان ئانيونلۇق يۈزەكتىكى ئاكتىپ ماددا. SMCT كۈچلۈك ئانيونلۇق سۇلفونات گۇرۇپپىسى بىلەن بىرگە ئامىد بىلەن باغلىنىشلىق تاۋرىن باش گۇرۇپپىسىغا ئىگە بولۇپ، ئۇنى پارچىلىنىدىغان ۋە تېرىنىڭ pH قىممىتىگە ماس كېلىدىغان قىلىپ بەلگىلەيدۇ، بۇ ئۇنى سۇلفاتسىز فورمۇلا ئۈچۈن ئۈمىدۋار كاندىدات قىلىپ قويىدۇ. تاۋرات يۈزەكتىكى ئاكتىپ ماددىلار كۈچلۈك يۇيۇش ئىقتىدارى، قاتتىق سۇغا چىدامچانلىقى، يۇمشاقلىقى ۋە كەڭ pH مۇقىملىقى بىلەن خاراكتېرلىنىدۇ.

رېئولوگىيەلىك پارامېتىرلار، جۈملىدىن قىرقىش قويۇقلۇقى، ۋىسكوئېلاستىكلىق مودۇلى ۋە مەھسۇلات مىقدارىنىڭ ئېشىشى، يۈزەكتىكى ئاكتىپ ماددىلارغا ئاساسلانغان مەھسۇلاتلارنىڭ مۇقىملىقى، تېكىستۇرىسى ۋە ئىقتىدارىنى بەلگىلەشتە ئىنتايىن مۇھىم. مەسىلەن، يۇقىرى قىرقىش قويۇقلۇقى ئاساسىي قاتلامنىڭ ساقلىنىشىنى ياخشىلىيالايدۇ، مەھسۇلات مىقدارىنىڭ ئېشىشى بولسا فورمۇلانىڭ ئىشلىتىلگەندىن كېيىنكى تېرىگە ياكى چاچقا يېپىشىشىنى بەلگىلەيدۇ. بۇ ماكروسكوپىيىلىك رېئولوگىيەلىك خۇسۇسىيەتلەر يۈزەكتىكى ئاكتىپ ماددىلارنىڭ قويۇقلۇقى، pH قىممىتى، تېمپېراتۇرا ۋە ئېرىتكۈچىلەر ياكى قوشۇمچە ماددىلارنىڭ بولۇشى قاتارلىق نۇرغۇن ئامىللار تەرىپىدىن تەڭشىلىدۇ. قارشى تەرەپتىكى زەرەتلىك يۈزەكتىكى ئاكتىپ ماددىلار شار شەكىللىك مىتسېللا ۋە ۋېسىكۇلالاردىن تارتىپ سۇيۇق كىرىستاللىق باسقۇچلارغىچە بولغان ھەر خىل مىكرو قۇرۇلمىلىق ئۆتكۈنچىلەرنى باشتىن كەچۈرەلەيدۇ، بۇلار ئۆز نۆۋىتىدە چوڭ مىقداردىكى رېئولوگىيەگە چوڭقۇر تەسىر كۆرسىتىدۇ. ئامفوتېرىك ۋە ئانيونلۇق يۈزەكتىكى ئاكتىپ ماددىلارنىڭ ئارىلاشمىسى كۆپىنچە ئۇزۇنغا سوزۇلغان قۇرتسىمان مىتسېللا (WLM) نى ھاسىل قىلىدۇ، بۇلار ۋىسكوئېلاستىك خۇسۇسىيەتلەرنى كۆرۈنەرلىك دەرىجىدە ئاشۇرىدۇ. شۇڭا، مىكرو قۇرۇلما-خۇسۇسىي مۇناسىۋەتنى چۈشىنىش مەھسۇلات ئىقتىدارىنى ئەلالاشتۇرۇش ئۈچۈن ئىنتايىن مۇھىم.

نۇرغۇن تەجرىبە تەتقىقاتلىرى CAPB-SLES قاتارلىق ئوخشاش ئىككىلىك سىستېمىلارنى تەكشۈرۈپ، ئۇلارنىڭ خۇسۇسىيەتلىرىنىڭ مىكرو قۇرۇلما ئاساسىنى ئېنىقلىدى. مەسىلەن، مىترىنۋا قاتارلىقلار [13] رېئومېتىرىيە ۋە دىنامىك نۇر چېچىلىش (DLS) ئارقىلىق CAPB-SLES-ئوتتۇرا زەنجىرلىك بىرلىكتە يۈزەكتىكى ئاكتىپ ماددىلار ئارىلاشمىسىدىكى مىتسېل چوڭلۇقىنى (گىدرودىنامىك رادىئۇس) ئېرىتمە قويۇقلۇقى بىلەن باغلىدى. مېخانىكىلىق رېئومېتىرىيە بۇ ئارىلاشمىلارنىڭ مىكرو قۇرۇلما تەرەققىياتىغا چۈشەنچە بېرىدۇ ھەمدە تارقىلىشچان دولقۇن سپېكتروسكوپىيەسى (DWS) ئارقىلىق ئوپتىكىلىق مىكرورېئولوگىيە ئارقىلىق كۈچەيتكىلى بولىدۇ، بۇ ئارقىلىق ئېرىشىشكە بولىدىغان چاستوتا دائىرىسى كېڭەيتىلىپ، بولۇپمۇ WLM بوشاشتۇرۇش جەريانلىرىغا مۇناسىۋەتلىك قىسقا ۋاقىت دائىرىسىدىكى دىنامىكىنى قولغا كەلتۈرگىلى بولىدۇ. DWS مىكرورېئولوگىيەسىدە، ئىچىگە كىرگۈزۈلگەن كوللوئىدلىق زوندلارنىڭ ئوتتۇرىچە كۋادرات يۆتكىلىشى ۋاقىتنىڭ ئۆتۈشىگە ئەگىشىپ ئىز قوغلىنىدۇ، بۇ ئارقىلىق ئومۇمىي ستوكىس-ئېينشتېين مۇناسىۋىتى ئارقىلىق ئەتراپتىكى مۇھىتنىڭ سىزىقلىق قويۇقلۇق مودۇلىنى ئايرىۋېلىشقا بولىدۇ. بۇ تېخنىكا پەقەت ئەڭ ئاز ئەۋرىشكە مىقدارىنى تەلەپ قىلىدۇ، شۇڭا چەكلىك ماتېرىيال بار مۇرەككەپ سۇيۇقلۇقلارنى تەتقىق قىلىشتا پايدىلىق، مەسىلەن، ئاقسىل ئاساسلىق فورمۇلا. كەڭ چاستوتا سپېكتىرىدىكى <Δr²(t)> سانلىق مەلۇماتلىرىنى تەھلىل قىلىش تور چوڭلۇقى، چىрмаش ئۇزۇنلۇقى، داۋاملىق ئۇزۇنلۇقى ۋە كونتۇر ئۇزۇنلۇقى قاتارلىق مىتسېللا پارامېتىرلىرىنى مۆلچەرلەشكە ياردەم بېرىدۇ. ئامىن قاتارلىقلار CAPB-SLES ئارىلاشمىلىرىنىڭ كاتېس نەزەرىيىسىدىكى پەرەزلەرگە ماس كېلىدىغانلىقىنى، تۇز قوشۇلغاندا قويۇقلۇقنىڭ كۆرۈنەرلىك ئېشىپ، تۇز قويۇقلۇقىنىڭ مۇھىم چەككە يېتىشىگىچە بولىدىغانلىقىنى، ئۇنىڭدىن ئېشىپ كەتكەندە قويۇقلۇقنىڭ تېز سۈرئەتتە تۆۋەنلەيدىغانلىقىنى كۆرسەتتى. بۇ WLM سىستېمىسىدىكى ئادەتتىكى ئىنكاس. شۈ ۋە ئامىن SLES-CAPB-CCB ئارىلاشمىلىرىنى تەكشۈرۈش ئۈچۈن مېخانىكىلىق رېئومېتىرىيە ۋە DWS نى ئىشلەتتى، بۇنىڭ بىلەن چىрмаشقان WLM شەكىللىنىشىنى كۆرسىتىدىغان ماكسۋېل رېئولوگىيىلىك ئىنكاس ئاشكارىلاندى، بۇ DWS ئۆلچەشلىرىدىن ئېلىنغان مىكرو قۇرۇلما پارامېتىرلىرى بىلەن تېخىمۇ دەلىللەندى. بۇ ئۇسۇللارغا ئاساسلىنىپ، نۆۋەتتىكى تەتقىقات مېخانىكىلىق رېئومېتىرىيە ۋە DWS مىكرورولوگىيەسىنى بىرلەشتۈرۈپ، مىكرو قۇرۇلما قايتا تەشكىللەشنىڭ CAPB-SMCT ئارىلاشمىلىرىنىڭ قىرقىش ھەرىكىتىنى قانداق قوزغىتىدىغانلىقىنى چۈشەندۈردى.

يۇمشاق ۋە تېخىمۇ ئىمكانىيەتلىك تازىلاش دورىلىرىغا بولغان ئېھتىياجنىڭ ئېشىشىغا ئەگىشىپ، فورمۇلا جەھەتتىكى قىيىنچىلىقلارغا قارىماي، سۇلفاتسىز ئانيونلۇق يۈزەكتىكى ئاكتىپ ماددىلارنى تەكشۈرۈش ئىلگىرىلىدى. سۇلفاتسىز سىستېمىلارنىڭ مولېكۇلا قۇرۇلمىسى كۆپىنچە ئوخشىمايدىغان رېئولوگىيەلىك پروفىللارنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ، بۇ تۇز ياكى پولىمېر قويۇقلاشتۇرۇش قاتارلىق قويۇقلۇقنى ئاشۇرۇشنىڭ ئەنئەنىۋى ئىستراتېگىيىلىرىنى مۇرەككەپلەشتۈرىدۇ. مەسىلەن، يورك قاتارلىقلار ئالكىل ئولېفىن سۇلفونات (AOS)، ئالكىل پولىگلۇكوزىد (APG) ۋە لاۋرىل گىدروكسىسۇلتايىننى ئۆز ئىچىگە ئالغان ئىككىلىك ۋە ئۈچلۈك يۈزەكتىكى ئاكتىپ ماددىلار ئارىلاشمىسىنىڭ كۆپۈكلىنىش ۋە رېئولوگىيەلىك خۇسۇسىيەتلىرىنى سىستېمىلىق تەكشۈرۈش ئارقىلىق سۇلفاتسىز ئالماشتۇرۇشلارنى تەتقىق قىلدى. AOS-سۇلتايىننىڭ 1:1 نىسبىتى CAPB-SLES غا ئوخشاش قىرقىش-سۇيۇقلاندۇرۇش ۋە كۆپۈك خۇسۇسىيەتلىرىنى كۆرسەتتى، بۇ WLM نىڭ شەكىللىنىشىنى كۆرسىتىدۇ. راجپۇت قاتارلىقلار [26] يەنە بىر سۇلفاتسىز ئانيونلۇق يۈزەكتىكى ئاكتىپ ماددىلار، ناترىي كوكوئىل گلىتسىنات (SCGLY) نى، غەيرىي ئىئونلۇق بىرلىكتە ئىشلىتىلىدىغان يۈزەكتىكى ئاكتىپ ماددىلار (كوكامىد دىئېتانولامىن ۋە لاۋرىل گلۇكوزىد) بىلەن بىرلىكتە DLS، SANS ۋە رېئومېتىرىيە ئارقىلىق باھالىدى. گەرچە SCGLY نىڭ ئۆزىلا ئاساسلىقى شار شەكىللىك مىتسېللا ھاسىل قىلغان بولسىمۇ، ئەمما بىرلىكتە يۈزەكتىكى ئاكتىپ ماددىلارنى قوشۇش pH نىڭ تەسىرىگە ماس كېلىدىغان تېخىمۇ مۇرەككەپ مىتسېللا شەكىللىرىنى ھاسىل قىلىشقا شارائىت ھازىرلىغان.

بۇ ئىلگىرىلەشلەرگە قارىماي، CAPB ۋە تاۋراتلارنى ئۆز ئىچىگە ئالغان ئىمكانقەدەر سۇلفاتسىز سىستېمىلارنىڭ رېئولوگىيەلىك خۇسۇسىيەتلىرىنى تەتقىق قىلىشقا قارىتىلغان تەتقىقاتلار نىسبەتەن ئاز. بۇ تەتقىقات CAPB-SMCT ئىككىلىك سىستېمىسىنىڭ تۇنجى سىستېمىلىق رېئولوگىيەلىك خاراكتېرىنى تەمىنلەش ئارقىلىق بۇ بوشلۇقنى تولدۇرۇشنى مەقسەت قىلىدۇ. يۈزەكتىكى ئاكتىپ ماددىلارنىڭ تەركىبى، pH قىممىتى ۋە ئىئون كۈچىنى سىستېمىلىق ئۆزگەرتىش ئارقىلىق، بىز قىرقىش قېۋىقلىقى ۋە قېۋىقلىق ئېلاستىكىلىقىنى تەڭشىگۈچى ئامىللارنى ئېنىقلايمىز. مېخانىكىلىق رېئومېتىرىيە ۋە DWS مىكرو رېئولوگىيەسى ئارقىلىق، بىز CAPB-SMCT ئارىلاشمىلىرىنىڭ قىرقىش ھەرىكىتىنىڭ ئاساسىدىكى مىكرو قۇرۇلمىلىق قايتا تەشكىللىنىشلەرنى مىقدارلاشتۇرىمىز. بۇ بايقاشلار pH قىممىتى، CAPB-SMCT نىسبىتى ۋە ئىئون سەۋىيەسى ئوتتۇرىسىدىكى WLM شەكىللىنىشىنى ئىلگىرى سۈرۈش ياكى توسۇشتىكى ئۆز-ئارا تەسىرنى ئېنىقلايدۇ، شۇنىڭ بىلەن ھەر خىل سانائەت قوللىنىشچانلىقى ئۈچۈن ئىمكانقەدەر سۇلفاتسىز مەھسۇلاتلارنىڭ رېئولوگىيەلىك ئارخىپىنى تەڭشەشتە ئەمەلىي چۈشەنچىلەرنى تەمىنلەيدۇ.