สารลดแรงตึงผิวมีบทบาทสำคัญในเคมีของหมึก

2019-08-01 17:45:16

ในสารละลาย โมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวจะย้ายไปยังพื้นผิวของตัวทำละลาย ช่วยลดแรงตึงผิว (น้ำหรือตัวทำละลายอื่นๆ) กลุ่มขั้วของสารลดแรงตึงผิวจะถูกส่งตรงไปยังพื้นผิวของตัวทำละลาย และโซ่ไฮโดรคาร์บอนจะขยายออกไปในอากาศ การกระจายตัวนี้ทำให้แรงพื้นผิวมีความสมดุล และส่งผลให้แรงตึงผิวลดลง แรงตึงผิวยังคงที่หลังจากลดลงจนถึงความเข้มข้นของไมเซลล์วิกฤต และโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวถูกกระจายบนพื้นผิวของตัวทำละลายจนกระทั่งเกิดโครงสร้างชั้นเดียว แรงตึงผิวช่วยในการออกแบบหมึกที่มีประสิทธิภาพ เนื่องจากกระบวนการเคลือบสีและพารามิเตอร์เหล่านี้มีความสัมพันธ์ที่ดี ข้อบกพร่องหลายประการในชั้นสีอาจเกิดจากแรงตึงผิว

ด้วยการพัฒนาหมึกที่ละลายน้ำได้ สารลดแรงตึงผิวจึงมีบทบาทพิเศษในเคมีของหมึก หมึกที่ใช้ตัวทำละลายอินทรีย์มีข้อดีในด้านคุณภาพการพิมพ์ที่ดี พื้นผิวการพิมพ์ที่เรียบ ความเข้มในการพิมพ์ปานกลาง และความรู้สึกสีโดยรวมที่แข็งแกร่ง ในขณะที่หมึกที่ละลายน้ำได้จะไม่มีลักษณะเหล่านี้ สำหรับเมทริกซ์พลังงานพื้นผิวต่ำ หมึกที่ละลายน้ำได้จะทำให้เกิดปัญหาเปียก

เหตุผลหลักก็คือ เนื่องจากน้ำเป็นส่วนประกอบหลักของหมึก จึงทำให้เกิดแรงตึงผิวสูง ซึ่งใกล้เคียงกับแรงตึงผิวของน้ำ 72 mN / m ในขณะที่แรงตึงผิวของเมทริกซ์การเขียนโดยทั่วไปคือ 35 mN / M ~ 40 mN / m เฉพาะเมื่อแรงตึงผิวของหมึกน้อยกว่าเมทริกซ์การเขียนเท่านั้นจึงจะสามารถสร้างการครอบคลุมที่มีประสิทธิภาพโดยไม่มีจุดได้

การใช้สารลดแรงตึงผิวช่วยลดแรงตึงผิวของหมึก เมื่อมุมสัมผัสระหว่างหยดหมึกและกระดาษมากกว่า 140 จะสามารถพิมพ์คุณภาพสูงได้ และยิ่งแรงตึงผิวของหมึกต่ำ มุมสัมผัสก็จะยิ่งมากขึ้น นอกจากนี้ ยิ่งแรงตึงผิวของหมึกยิ่งต่ำ เมทริกซ์การเขียนก็จะครอบคลุมมากขึ้น เพื่อปรับปรุงคุณภาพการเขียนและการพิมพ์ อย่างไรก็ตาม เป็นการยากที่จะสร้างหยดหมึกขนาดเล็กที่สม่ำเสมอและมีแรงตึงผิวต่ำเกินไป โดยทั่วไป แรงตึงผิวควรมากกว่า 35 mN/m

โครงสร้างโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวแบบแอมโฟเทอริกมีกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำและชอบน้ำ คุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกับแรงตึงผิวสามารถปรับได้โดยการเปลี่ยนโครงสร้างของส่วนที่ชอบน้ำของโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิว ตัวอย่างเช่น โพลีเมทิลไซล็อกเซน (เรซินซิลิโคน) มีผลการใช้งานที่ดี กิจกรรมพื้นผิวที่เป็นเอกลักษณ์ของน้ำมันเรซินซิลิโคนเกิดจากการปกป้องหมู่ Si - O ที่ไม่ชอบน้ำโดยหมู่เมทิลที่ชอบน้ำ ฟลูออโรอัลคิลสามารถลดแรงตึงผิวได้อีก อะตอมของฟลูออรีนมีรัศมีโควาเลนต์ที่เหมาะสมเพื่อป้องกันโซ่คาร์บอนจากอวกาศ และฟลูออโรอัลคิลแทบไม่มีปฏิกิริยากับกลุ่มอื่น สารลดแรงตึงผิวที่มีฟลูออริเนตสามารถเห็นได้จากตัวอย่างของกรดเพอร์ฟลูออโรออกตาโนอิก [n-C7F15COOH] เมื่อเศษส่วนมวลของกรดเพอร์ฟลูออโรออคทาโนอิกเป็น 0.01% แรงตึงผิวของน้ำจะลดลงจาก 72 mN/m เป็น 1,512 mN/m