Cấu trúc phân tử của chất hoạt động bề mặt lưỡng tính có nhóm kỵ nước và ưa nước

2019-05-27 01:21:22

Trong dung dịch, các phân tử Chất hoạt động bề mặt di chuyển lên bề mặt dung môi, làm giảm sức căng bề mặt (nước hoặc các dung môi khác). Các nhóm cực của Chất hoạt động bề mặt hướng trực tiếp vào bề mặt của dung môi và chuỗi hydrocarbon được kéo dài vào không khí. Sự phân bố này làm cho lực bề mặt cân bằng và do đó sức căng bề mặt giảm. Sức căng bề mặt không đổi sau khi giảm đến nồng độ mixen tới hạn và các phân tử Chất hoạt động bề mặt được phân bố trên bề mặt dung môi cho đến khi cấu trúc đơn lớp được hình thành. Sức căng bề mặt giúp thiết kế mực hiệu quả. Bởi vì quá trình phủ màu và các thông số này có mối quan hệ rất lớn. Nhiều khiếm khuyết trong lớp màu có thể là do sức căng bề mặt.

Với sự phát triển của mực hòa tan trong nước, chất hoạt động bề mặt được coi là có vai trò đặc biệt trong hóa học mực. Mực gốc dung môi hữu cơ có ưu điểm là chất lượng in đẹp, bề mặt in mịn, cường độ in vừa phải và cảm giác màu tổng thể mạnh, trong khi mực tan trong nước không có những đặc điểm này. Đối với ma trận năng lượng bề mặt thấp, mực hòa tan trong nước sẽ gây ra vấn đề làm ướt.

Lý do chính là vì là thành phần chính của mực, nước tạo ra sức căng bề mặt cao, gần với sức căng bề mặt của nước 72 mN / m, trong khi sức căng bề mặt của ma trận viết thường là 35 mN / M ~ 40 mN / m. Chỉ khi sức căng bề mặt của mực nhỏ hơn ma trận viết thì mới có thể hình thành lớp phủ hiệu quả không có đốm.

Việc sử dụng chất hoạt động bề mặt làm giảm sức căng bề mặt của mực. Khi góc tiếp xúc giữa giọt mực và giấy lớn hơn 140 thì có thể thu được chất lượng in cao, sức căng bề mặt của mực càng thấp thì góc tiếp xúc càng lớn. Ngoài ra, độ căng bề mặt của mực càng thấp thì có thể thu được phạm vi bao phủ toàn diện hơn của ma trận viết để cải thiện chất lượng viết và in. Tuy nhiên, rất khó để hình thành những giọt mực nhỏ đồng đều với sức căng bề mặt quá thấp. Nói chung, sức căng bề mặt phải lớn hơn 35 mN/m.

Cấu trúc phân tử của chất hoạt động bề mặt lưỡng tính có nhóm kỵ nước và ưa nước. Các tính chất liên quan đến sức căng bề mặt có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi cấu trúc phần ưa nước của phân tử chất hoạt động bề mặt. Ví dụ, polymethylsiloxane (nhựa silicone) có tác dụng ứng dụng tốt. Hoạt động bề mặt độc đáo của dầu nhựa silicone là do sự che chắn của các nhóm Si - O kỵ nước bằng các nhóm methyl ưa nước. Fluoroalkyl có thể làm giảm sức căng bề mặt hơn nữa, các nguyên tử flo có bán kính cộng hóa trị thích hợp để bảo vệ chuỗi carbon khỏi không gian và fluoroalkyl hiếm khi tương tác với các nhóm khác. Chất hoạt động bề mặt fluoride có thể được nhìn thấy từ ví dụ về axit perfluorooctanoic [n-C7F15COOH]. Khi phần khối lượng của axit perfluorooctanoic là 0,01%, sức căng bề mặt của nước giảm từ 72 mN/m xuống 1512 mN/m.