ゲミニ様界面活性剤のレオロジー挙動に及ぼす塩化ナトリウムの影響

Effects of sodium chloride on rheological behaviour of the gemini-like surfactants.

• Xinxin Li
• Pengxiang Wang
• Xiaoyu Hou
• Fang Wang
• Han Zhao
• Bobo Zhou
• Hongwen Zhang
• Hongbin Yang
• Wanli Kang

抄録

ジェミニ様界面活性剤は、Ｎ-エルカミドプロピル-Ｎ，Ｎ-ジメチルアミン（ＵＣ２２ＡＭＰＭ）とｏ-フタル酸（ｏ-ＰＡ）、ｍ-フタル酸（ｍ-ＰＡ）、またはｐ-フタル酸（ｐ-ＰＡ）を配合して構築されており、それぞれｏ-ＥＡＰＡ、ｍ-ＥＡＰＡ、およびｐ-ＥＡＰＡと表記されている。無機塩が界面活性剤の凝集体に大きな影響を与えることはよく知られており、ここでは、塩化ナトリウム(NaCl)がジェミニ様界面活性剤に与える影響を、レオロジー測定、動的光散乱測定、およびクライオ-TEMによって検討した。その結果、EAPAシステムの粘弾性は、まずNaCl濃度の増加に伴って増加し、その後減少することがわかった。また、これら3つの系の最適なNaCl濃度は、フタル酸中の2つのカルボキシル基間のスペーサー距離が異なるため、o-EAPA < m-EAPA < p-EAPAの順であった。Ｎ，Ｎ-ジメチルオレオアミンドプロピルアミン（ＤＯＡＰＡ）およびｏ-ＰＡ、ｍ-ＰＡ、またはｐ-ＰＡ系においても同様の傾向が観察された。この結果は、適切なNaCl濃度がジェミニ様界面活性剤のワーム様ミセル（WLMs）形成を促進することを示している。さらにNaCl濃度を上げると、ワーム様ミセルはベシクルに変化する。過度のNaCl濃度では、界面活性剤系が雲点に達し、界面活性剤が析出してしまう。NaClの効果のメカニズムは、Cl-が界面活性剤のヘッドグループ間の静電反発を減少させることである。本研究は、無機塩の界面活性剤への影響を理解する上で有用であり、本研究はジェミニ様界面活性剤の実用化を探る上で有用である。

The gemini-like surfactants have been constructed by compounding N-erucamidopropyl-N,N-dimethylamine (UC22AMPM) and o-phthalic acid (o-PA), m-phthalic acid (m-PA), or p-phthalic acid (p-PA), and are denoted as o-EAPA, m-EAPA, and p-EAPA, respectively. It is well known that inorganic salts have significant effects on surfactant aggregates, and herein the effects of sodium chloride (NaCl) on gemini-like surfactants is explored by rheological and dynamic light scattering measurements, and cryo-TEM. It is found that the viscoelasticity of the EAPA systems first increases and then decreases with an increase of the NaCl concentration. And the optimal NaCl concentrations for these three systems are in the order of o-EAPA < m-EAPA < p-EAPA due to different spacer distances between the two carboxyl groups in the phthalic acid. Similar trends in the N,N-dimethyl oleoaminde-propylamine (DOAPA) and o-PA, m-PA, or p-PA systems were also observed. The results show that an appropriate NaCl concentration will promote gemini-like surfactants to form wormlike micelles (WLMs). Upon further increasing the NaCl concentration, the WLMs transform into vesicles. Excessive NaCl concentration will cause the surfactant systems to reach their cloud point and make the surfactants precipitate out. The mechanism of the effects of NaCl is that Cl- reduces the electrostatic repulsion between the headgroups of the surfactants. This work is helpful in understanding the effects of inorganic salts on the surfactants and this study is useful for exploring the practical applications of gemini-like surfactants.