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[화학-계면활성제] MFC와 계면활성제(surfactants)와의 호환성은 어떨까요? 2017-11-16 09:40:35


귀사에서 사용하고자 하는 계면활성제와 제형에서 다른 성분들 사이들끼리의 비호환성 문제를 겪어본 적이 있으십니까? 이것은 계면 활성제가 전하 및 화학 구조뿐만 아니라 기능면에서 매우 다양하기 때문에 공통적으로 생기는 문제일 것입니다. 이로 인해 반대전하의 성분들과 바람직하지 않은 상호 작용을 일으킬 수 있습니다.

 

이 블로그 게시물에서 귀사의 계면활성제 기반 시스템에 미세 피브릴화 셀룰로오스(microfibrillated cellulose, MFC)를 도입할 계획이 있을 때, 왜 이것이 문제가 되지 않는지 설명드릴 것입니다. 또한 MFC와 계면 활성제를 혼합할 때 주의 사항과 권장 사항에 대한 몇 가지 내용도 말씀드리겠습니다.


SURFACTANTS는 많은 제품에서 중요한 역할을 합니다.

요약하자면, 계면 활성제는 홈케어 및 퍼스널케어 응용, 코팅 또는 농약과 같은 많은 실제 응용 분야에서 중요한 역할을 하고 있습니다. 이들은 코팅 또는 접착제의 표면 습윤, oil-in-water 또는 water-in-oil 에멀젼의 유화 단계, 세제의 세정 성능, 제제 중 안료의 분산, 제품 또는 조제의 소포(anti-foaming) 성능까지도 포함합니다.

 

계면활성제는 물 또는 친수성 엔드 그룹(hydrophilic end-group, 물이나 다른 극성 용매에 존재하는 것을 선호)과 소수성 그룹(오일 또는 다른 친유성상을 선호)을 동시에 갖습니다. 이 엔드 그룹은 친수성 헤드 그룹의 다른 전하, 소수성 헤드 그룹의 다른 길이 등 화학적으로 매우 다를 수 있습니다.

 

계면 활성제는 종종 친수성 엔드 그룹의 성질에 기초하여 음이온 성, 양이온 성, 양성 이온 성 (양성) 또는 비이온성으로 분류됩니다.


계면 활성제의 이러한 모든 변형은 배합에서 다른 원료와의 많은 비 호환성을 초래합니다.

 

하나의 전형적인 예로는 샴푸에서의 세정 효과에 사용되는 음이온성 계면 활성제와 헤어 컨디셔너로 사용되는 양이온성 폴리머 또는 계면 활성제 사이에서 일어날 수 있는 비 양립성입니다. 포뮬레이션이 주의 깊게 검토되지 않으면, 반대되는 두 분자는 전하 상호 작용 및 바람직하지 않은 착화 및 상 분리를 초래할 것입니다.


MFC와 계면활성제의 호환성

MFC는 계면활성제가 존재하는 다양한 응용 분야에서 잠재적인 첨가제입니다. 계면활성제는 표면 습윤 또는 세정 효과와 같은 성질에 사용될 수 있는 반면, MFC는 탁월한 안정화 특성 및 현탁력, 높은 쉬어씨닝 효과 또는 심지어 매트화 효과로 사용될 수 있습니다.
앞서 우리는 계면활성제 기반 제형에서 거품을 안정화시키고 MFC를 사용하여 욕조에 거품을 얻는 방법을 보여주었습니다.
게다가 MFC와 계면활성제를 모두 사용할 수 있는 응용 프로그램의 목록은 다음과 같습니다: 
  • 세제 시스템(Detergent systems)
  • 화장품(샴푸, 헤어 컨디셔너)
  • 페인트
  • 접착제
  • 농약 제제(일부 제초제, 살충제)
MFC의 특성은 화학적 환경, pH, 염, 용매 등의 변화에 견딜 수 있는 섬유의 3차원 네트워크를 기반으로 합니다. 이것은 또한 계면활성제에 좋은 보조 첨가제가 됩니다. 아래 그래프는 10% 계면 활성제 용액에서 MFC의 점도를 보여줍니다. MFC가 양이온 성, 음이온 성, 양쪽 성 또는 비 이온성 계면 활성제에 도입되더라도 점도는 매우 안정합니다. 더욱이, 혼합물은 시간이 지남에 따라 안정하고 상 분리는 관찰되지 않습니다. 


그림 1. Brookfield 점도계 (10rpm, Spindel V-73)로 측정 한 10% 계면 활성제 용액 중 2% MFC 현탁액의 점도

MFC를 계면 활성제 기반 시스템에 효율적으로 혼합하는 방법
높은 전단 믹싱은 MFC의 최적 성능을 얻기 위해 중요합니다. 이는 Borregaard의 Exilva MFC의 서스펜딩 기능에 대한 혼합 조건의 영향을 보여주는 비디오에서 쉽게 입증됩니다. 그러나 계면 활성제가 있는 경우, 개방형 용기(open vessel)에서의 MFC의 높은 전단 혼합은 폼 형성으로 이어질 수 있으므로 권장하지 않습니다. MFC는 쉽게 발포 단계에 들어가고 안정화되어 상분리를 유도합니다.

이러한 문제를 방지하려면 MFC와 계면 활성제를 혼합할 때 다음과 같이 시도하십시오.
  1. 높은 전단력이 사용되는 경우 공기가 없는 혼합 시스템을 사용하십시오.
  2. 에어리스 믹서가 없는 경우 더 낮은 전단 및 더 긴 혼합 시간을 사용할 수 있습니다.
  3. 공정 및 제제가 허용하는 경우, 소포제가 존재하는 경우에 개방형 공기 시스템에서의 높은 전단 혼합이 가능합니다.
엑실바 MFC의 샘플이 필요하시거나 상담이 필요하시면 태왕교역(02-459-8333)으로 언제든지 문의주시기 바랍니다.
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