Span 20과 Tween계 계면활성제의 물/공기 계면에서의 분자면적과 계면장력 거동 Molecular Area and Interfacial Tension Behavior of Span 20 and Tween series surfactants at water/air interface원문보기
The molecular areas and the interfacial tension behavior of ten nonionic surfactants, i.e., Span 20 and Tween 20, 40, 60. 80, 21, 61, 81, 65, & 85 are tested to assay their effects on the wetting and liquid retention properties of hydrophilic and hydrophobic fibrous materials. The molecular areas at...
The molecular areas and the interfacial tension behavior of ten nonionic surfactants, i.e., Span 20 and Tween 20, 40, 60. 80, 21, 61, 81, 65, & 85 are tested to assay their effects on the wetting and liquid retention properties of hydrophilic and hydrophobic fibrous materials. The molecular areas at water/air interface are derived from Gibbs’adsorption equations. The following conclusions are drawn from the results: 1) Span 20 is efficient in lowering the interfacial tension and effective in adsorption at the water/air interface, resulting in the low interfacial tension at critical micelle concentration (${\gamma}$$_{CMC}$) and a small molecular area($\omega$), 2) when the hydrophiles of the surfactants are constant, $\omega$’s increase as hydrophobe carbon numbers of the surfactants increase, 3) when the hydrophobes are constant, ${\gamma}$$_{CMC}$’s and $\omega$’s increase as the hydrophile ethylene oxide units increase, indicating effectiveness and efficiency is parallel in this case, 4) the ethylene oxide unit length as a hydrophile has greater influence on u than the hydrophobe chain length.han the hydrophobe chain length.gth.
The molecular areas and the interfacial tension behavior of ten nonionic surfactants, i.e., Span 20 and Tween 20, 40, 60. 80, 21, 61, 81, 65, & 85 are tested to assay their effects on the wetting and liquid retention properties of hydrophilic and hydrophobic fibrous materials. The molecular areas at water/air interface are derived from Gibbs’adsorption equations. The following conclusions are drawn from the results: 1) Span 20 is efficient in lowering the interfacial tension and effective in adsorption at the water/air interface, resulting in the low interfacial tension at critical micelle concentration (${\gamma}$$_{CMC}$) and a small molecular area($\omega$), 2) when the hydrophiles of the surfactants are constant, $\omega$’s increase as hydrophobe carbon numbers of the surfactants increase, 3) when the hydrophobes are constant, ${\gamma}$$_{CMC}$’s and $\omega$’s increase as the hydrophile ethylene oxide units increase, indicating effectiveness and efficiency is parallel in this case, 4) the ethylene oxide unit length as a hydrophile has greater influence on u than the hydrophobe chain length.han the hydrophobe chain length.gth.
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문제 정의
섬유제품은 계면활성제 수용액과 빈번히 접촉하게 되며, 계면활성제의 종류와 특성이 섬유제품의 습윤 특성에 영향을 미치리라 예측할 수 있다. 따라서 계면활성제 수용액과 기질의 상호작용을 살펴보기 앞서, 계면활성제 수용액의 특성, 계면활성제 분자의 계면에서의 거동을 고찰하여, 이것이 섬유제품의 습윤 특성에 미치는 영향을 연구하고자 한다.
면직물 8)과 polyester 직물에 대한 액체의 접촉각, 액체 전달 및 보유 현상 등에 미치는 계면활성제 수용액의 특성과 직물의 기공구조 등에 관한 연구가 진행 중이며, 이 결과는 다음보문에 보고될 예정이다. 본보에서는 계면활성제의 구조, hydrophile— lipophile—balance(HLB), 분자면적, 흡착 efficiency와 effectiveness, 한계 미셀농도(CMC), 계면활성제 수용액의 물/공기계면에서의 최저 계면장력치(rcMc) 등을 실험적으로 연구고찰 하고자 한다.
이 10 종류 계면활성제의 물/공기계면에서의 분자면적과 계면장력 거동을 연구하여, 이것이 친수성. 친 유성 직물의 습윤 특성에 미치는 영향을 종합적으로 살펴보고자 한다. 면직물 8)과 polyester 직물에 대한 액체의 접촉각, 액체 전달 및 보유 현상 등에 미치는 계면활성제 수용액의 특성과 직물의 기공구조 등에 관한 연구가 진행 중이며, 이 결과는 다음보문에 보고될 예정이다.
가설 설정
4.계면활성제 친수기가 에틸렌 옥사이드 20몰로 동일하고 친유기지방산이 3배로 결합된 경우 : Tween 65와 Tween 85의 분자면적은 비슷하 다. Tween 6&는 Tween 60에 비해, Tween 85는 Tween 80에 비해 분자면적이 크다.
제안 방법
Span 20과 Tween 20, 40, 60, 80, 21, 61, 81, 65, 85등 10개의 비이온계 계면활성제의 물/공기계면에서 의 분자면적과 계면장력거동을 실험적으로 고찰한 결과로부터 다음의 결론을 얻었다.
비이온계 계면활성제는 크라프트 포인트가 낮으므로 21℃에서의 CMC와 계면 장력 측정이 가능하다. 각각의 계면활성제는 대략 10-2moles/L—10-8 moles/L 농도 범위에서 체계적으로 농도를 변화시키며 계면장력을 측정하였다. 비이온계 계면활성제의 분자면적은 NaCl과 같은 전해질의 영향을 받지 않으므로 NaCl의 첨가는 불필요하다.
대상 데이터
본 연구에서는 비이온계 계면활성제의 친수기인 에틸렌 옥사이드 개수 영향과 친유기의 영향을 복합적으로 살펴보고자 한다. 계면활성제로는 Span 20과 9종류의 Tween 계 계면활성저〕, Tween 20, 40, 60, 80, 21, 61, 81, 65, 85를 선택하였다. 이중 Tween 21, 61, 81, 65, 85, 5종류의 계면활성제는 드라이클리닝에의 적용 가능성을 진단하기 위한 마이크로에멀젼 연구 결과가 전보에 보고되었다 7).
계면활성제의 분자면적 측정은 전보에서 상세히 설명하였다 w). 물/공기계면에서의 분자면적은 최대 흡착 밀도를 나타내며, Gibbs plot에서 CMC 직전의 직선 부분의 기울기를 구하여 Gibbs 흡착방정식을 사용하여 계산한다. 비이온계 계면활성제는 크라프트 포인트가 낮으므로 21℃에서의 CMC와 계면 장력 측정이 가능하다.
성능/효과
1. Span 20은 계면장력 저하에 효과적인 동시에 계면 흡착력도 우수하여, 분자면적이 작고 CMC에서의 계면장력치 또한 가장 낮았다.
2.계면활성제 친수기가 에틸렌 옥사이드 20몰로 동일하고 친유기 탄소수가 변하는 경우 : 분자면적은 Tween 20<Tween 40<Tween 60—Tween 80순으로 증가한다.
3.계면활성제 친수기가 에틸렌 옥사이드 4〜5 몰로 동일하고 친유기가 변하는 경우 : 분자면적은 탄소수에 따라 증가하여 Tween 21< Tween 61~Tween 81순이다 .
5.계면활성제 친유기가 동일하고 친수기인 에틸렌 옥사이드의 수가 변하는 경우 : 분자면적과 CMC에 서의 계면장력은 Span 20<Tween 21<Tween 20; Tween 61 <Tween 60; Tween 81<Tween 80순이어서, 이 경우에는 efficiency와 effectiveness 가평행함을 보여준다.
후속연구
친 유성 직물의 습윤 특성에 미치는 영향을 종합적으로 살펴보고자 한다. 면직물 8)과 polyester 직물에 대한 액체의 접촉각, 액체 전달 및 보유 현상 등에 미치는 계면활성제 수용액의 특성과 직물의 기공구조 등에 관한 연구가 진행 중이며, 이 결과는 다음보문에 보고될 예정이다. 본보에서는 계면활성제의 구조, hydrophile— lipophile—balance(HLB), 분자면적, 흡착 efficiency와 effectiveness, 한계 미셀농도(CMC), 계면활성제 수용액의 물/공기계면에서의 최저 계면장력치(rcMc) 등을 실험적으로 연구고찰 하고자 한다.
CMC는 Tween 81의 경우 수차례의 반복 확인 실험에도 불구하고, 특별한 이유 없이 매우 높게 났다. 이는 이 계면활성제의 복합성과 불균일성에 기인한다고 예측되나, 이에 대한 후속연구가 필요하다고 생각된다.
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