ویژگی تثبیت کنندگی کربومر (کارباپول) چیست

کربومرها همو- و کوپلیمرهای اسید اکریلیک با وزن مولکولی بالا هستند که با پلی آلکنیل پلی اتر دارای پیوند عرضی هستند. کربومرها ماهیت آنیونی دارند و در حالت غیرضروری اسیدی هستند و برای دستیابی به قابلیت غلظت دهندگی باید با یک باز مناسب خنثی شوند. خنثی سازی با بازهای غیر آلی باعث تشکیل ژل محلول در آب پایدار می شود. استفاده از تری اتانولامین ژل هایی را ایجاد می کند که میتوانند غلظت های زیاد الکل را تحمل کنند. از کربومرها در گستره وسیع pH (۴/۵–۱۰)، در سیستم های آبی، بدون آب و هیدروالکلی استفاده می شود؛ کربومرها در مقابل حرارت حساس نیستند؛ دارای خواص رقیق شدن برشی (شبه پلاستیک) هستند؛ در مقابل الکترولیت ها، کاتیون های چند ظرفیتی حساس هستند؛ برای افزایش ویسکوزیته از پروپیلن گلیکول یا گلیسیرین و برای کاهش ویسکوزیته از الکترولیت استفاده میکنند؛ از کربرومر به عنوان ماده غلظت دهنده ، تثبیت کننده امولسیون، فرم دهنده ژل و مواد معلق استفاده میشود؛ محلول های آبی پلوکسامر در حضور اسیدها، قلیاها و یون های فلزی بسیار پایدار هستند؛ پلی‌اکسایرها به راحتی در حلال های آلی آبی، قطبی و غیر قطبی حل می شوند؛ کربومرها ژل های قابل برگشت با غلظت ۱۵-۵۰٪ را تشکیل می دهند که در دمای سرد مایع، در دمای اتاق یا بدن ژل است.

کربومر یک تثبیت کننده امولسیون است. طبق برخی مطالعات، کربومر در کمتر از ۰.۴۵ درصد وزنی، پراکندگی آن مانند یک مایع نیوتنی است، در حالی که در ۰.۴۵ درصد وزنی یا بالاتر، پراکندگی ها یک رفتار برشی و رئوپتیک را نشان می دهند. در یک مطالعه، با هدف دستیابی به درک بهتر از مکانیزم های تثبیت کنندگی امولسیون کربومر، سیستم ساخته شده از کربومر و یک سورفاکتانت غیر یونی بررسی شد. نتایج نشان داد که فعل و انفعالات بین امولسیون کننده و سورفاکتانت از نوع آبگریز، وابسته به غلظت است و بر خصوصیات رئولوژیکی پراکندگی تأثیر می گذارد. کربومرها خانواده ای از پلیمرهای اسید اکریلیک با پیوند عرضی و مواد اولیه تشکیل دهنده ضروری بسیاری از محصولات از جمله مواد آرایشی-بهداشتی، تمیزکننده های خانگی، صنعتی، جوهر چاپ، چسب و پوشش هستند که در فرمولاسیون های صنعتی برای ایجاد ویسکوزیته، تشکیل ژل، تثبیت امولسیون ها و تعلیق ذرات مورد استفاده قرار گرفته اند.

فناوری و کاربردهای کربومر (کارباپول)

کربومرها در ساخت ویسکوزیته در سیستم های آبی در سطح استفاده نسبتاً کم کارایی دارند. به عنوان مثال، بیشتر کربومرها در صورت استفاده تنها در ۰.۵٪ وزن مولکولی می توانند ویسکوزیته ۱۰،۰۰۰ الی ۶۰،۰۰۰ cP ایجاد کنند. بنابراین، کربومرها به طور معمول به عنوان غلیظ کننده فاز آبی در محصولات مختلف استفاده می شوند. با این وجود، کاربرد واقعی کربورها از توانایی آنها برای انتقال مقدار بازده بالا در فرمولاسیون ناشی می شود. مقدار بازده، مقاومت یک سیال در برابر جریان اولیه هنگام اعمال تنش است. در حالت استراحت، شبکه بسته بندی شده میکروژل های کربومر مانند یک ماده جامد الاستیک رفتار می کند که در برابر تغییر شکل مقاومت است. این شبکه تا زمانی که سطح بحرانی تنش برشی، یعنی تنش تسلیم، اعمال نشود، شروع به جریان نمی کند، در آن زمان میکروژل ها می توانند از کنار یکدیگر عبور کنند و در نتیجه، جریان سیال ایجاد شود. هنگامی که فازهای ناهمگن (به عنوان مثال، قطرات امولسیون، رنگدانه ها، مات کننده ها، حباب های هوا، ساینده های سیلیسی و غیره) در فرمولاسیون های غلیظ شده با کربومر پراکنده می شوند، شبکه میکروژل به دام می افتد و آنها را در برابر سفت شدن و یا رسوب در حالی که مایع در حال استراحت است، یعنی زیر تنش تسلیم، تثبیت می کند. با این وجود، با اعمال تنشی بیش از تنش تسلیم، سیال به آرامی جریان می یابد تا توزیع و استفاده از محصول امکان پذیر شود. به همین دلیل، از کربرومرها در فرمولاسیون محصولات بی شماری استفاده می شود، از کرم ها و لوسیون ها گرفته تا ژلهای حالت دهنده مو و خمیر دندان ها که در آنها تعلیق و تثبیت فازهای پراکنده بسیار حائز اهمیت است.

فرمولاسیون ها

استفاده موفقیت آمیز از کربومرها به عنوان غلظت دهنده و تثبیت کننده مستلزم استفاده صحیح از آنها میباشد. از آنجا که کربومرها پلی الکترولیت های واکنش دهنده به pH هستند، تورم و حجیم شدن میکروژل به طور چشمگیری به pH کمتر از ۵ کاهش می یابد و از این رو، ویسکوزیته و مقدار بازده کاهش می یابد. عملکرد مطلوب معمولاً در محدوده pH شش الی ۹ بدست می آید. اگر باز اضافی یا سایر الکترولیت ها (به عنوان مثال، کلرید سدیم) به سیستم های غلظت دهندگی کربومر اضافه شود، میکروژلها به دلیل اثرات پلی الکترولیت (به عنوان مثال، غربالگری دافعه های الکترواستاتیک توسط قدرت یونی بیش از حد و متعادل سازی فشار اسمزی مابین داخل و خارج میکروژل)، دوباره منجر به از دست دادن ویسکوزیته و مقدار بازده می شود. به علاوه، هنگام جلوگیری از تشکیل کمپلکسهای نامحلول، از یونهای چند ظرفیتی (به عنوان مثال، Ca۲ + ، Mg۲ + و غیره) و سورفکتانتهای کاتیونی باید اجتناب شود. هنگام تهیه فرمولاسیون های غلظت دهنده با کربومر، باید اطمینان حاصل شود که از پراکندگی یکنواخت کربومر اطمینان حاصل میشود تا از ایجاد بافت های دانه ای (به عنوان مثال، ترکیبات تا حدی مرطوب ذرات کربومر که به طور کامل پراکنده نمی شوند) جلوگیری شود. در پراکندگی کربومرهای سنتی معمولاً نیاز است که پودرها با استفاده ز هم زدن سریع به آرامی در محیط پراکندگی پاشیده شوند. متناوباً، میتوان کربومرها را در محلول های حلال مانند فاز روغن یک امولسیون، پراکنده و سپس به فاز آبی حاوی ماده خنثی کننده اضافه کرد. اختلاط برشی بسیار زیاد با هموژنایزرها یا آسیاب های کلوئیدی می تواند منجر به تخریب برشی در میکروژل های کربومر شود، از این رو، باید به حداقل رسانده شود یا به طور کلی از آن اجتناب شود. کربوهیدرهای مدرن به راحتی پراکنده میشوند و پیچیدگی مربوط به پراکندگی کربومر را کاهش میدهند. این کربومرها طی پلیمریزاسیون بارشی دارای یک ماده تثبیت کننده سه بعدی، معمولاً یک سورفاکتانت غیر یونی اتوکسیله شده با یک پیکربندی شانه ای یا بلوکی، هستند. کربومرهای حاصل هنگام اضافه شدن به محیط آبی با پراکندگی یکنواخت کربومر به راحتی رطوبت جذب میکنند، اما به آرامی هیدراته میشوند.