Krafft point of cationic and zwitterionic surfactants in aqueous solutions

Ryszard Zieliński

Abstract

Surface active agents (surfactants) are chemical structures consisting of two main parts: a polar head group and a nonpolar hydrophobic chain frequently called as the surfactant’s tail. One of the important parameters characterizing a practical suitability of surfactants in aqueous solutions is the Krafft point. This is the temperature (or more precisely, the narrow range of temperatures) above which the solubility of a given surfactant in water increases rapidly. The knowledge of the Krafft temperature of any surfactant is required to design a composition of new domestic detergents, shampoos, and cosmetic products of high quality in which a given surfactant can be used an active ingredient. In this work we report results of our investigation on the relationship between the Krafft temperature of cationic and zwitterionic surfactants in aqueous solutions and their chemical structure. We tested empirical values of the Krafft point available in literature for aqueous solutions of 50 cationic and zwitterionic surfactants and correlated them to the surfactant chemical structure. We propose a novel set of 24 group contributions for calculation the Krafft temperature of these surfactants in aqueous solutions. Using them, the Krafft temperature values in aqueous solutions for 36 cationic and 14 zwitterionic surfactants were calculated and the estimated values obtained in this way were compared with experimental values. We have demonstrated that the newly developed set of numerical values structural group contributions of the surfactants allows correct estimation of the Krafft temperature value for the tested set of data with the maximum error 4.4oC and the mean square error 2.5oC for various types of ionic surfactants in aqueous solutions.
Author Ryszard Zieliński (WT / KTiAI)
Ryszard Zieliński,,
- Department of Technology and Instrumental Analysis
Other language title versionsPunkt Kraffta kationowych i amfoterycznych surfaktantów w roztworach wodnych
Journal seriesTowaroznawcze Problemy Jakości. Polish Journal of Commodity Science, ISSN 1733-747X, (0 pkt)
Issue year2019
No4(61)
Pages48-58
Publication size in sheets0.5
Keywords in Polishpunkt Kraffta surfaktanty kationowe, surfaktanty amfoteryczne
Keywords in EnglishKrafft point, cationic surfactants, zwitterionic surfactants
Abstract in PolishŚrodki powierzchniowo czynne (surfaktanty) są to struktury chemiczne, które składają się z dwóch głównych części: polarnej grupy głowy i niepolarnego hydrofobowego łańcucha, często nazywanego ogonem surfaktantu. Jednym z ważnych parametrów charakteryzujących praktyczną przydatność surfaktantów w roztworach wodnych jest punkt Kraffta. Jest to temperatura (lub bardziej precyzyjnie, wąski zakres temperatur), powyżej której rozpuszczalność danego surfaktantu w wodzie gwałtownie wzrasta. Znajomość temperatury Kraffta dowolnego surfaktantu jest wymagana do zaprojektowania wysokiej jakości kompozycji nowych domowych detergentów, szamponów oraz produktów kosmetycznych, w których dany surfaktant może być stosowany jako składnik aktywny. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki naszych badań dotyczących zależności pomiędzy punktem Kraffta kationowych i amfoterycznych surfaktantów w roztworach wodnych i ich strukturą chemiczną. Przeanalizowano dostępne w literaturze empiryczne wartości punktu Kraffta dla wodnych roztworów 50 kationowych i amfoterycznych surfaktantów i skorelowano je z ich strukturą chemiczną. Zapronowano nowy zestaw 24 udziałów grup do obliczania wartości punktu Kraffta dla kationowych i amfoterycznych surfaktantów w roztworach wodnych. Przy ich użyciu obliczono wartość temperatury Kraffta w roztworach wodnych dla 36 kationowych oraz 14 amfoterycznych surfaktantów i tak otrzymane wartości porównano z wartościami doświadczalnymi. Wykazano, że nowo zaproponowany zestaw wartości liczbowych udziałów elementów strukturalnych dla surfaktantów pozwala na prawidłowe oszacowanie wartości temperatury Kraffta dla testowego zbioru danych z maksymalnym błędem 4,4oC oraz średnim błędem kwadratowym 2,5oC dla tych grup surfaktantów w roztworach wodnych.
URL http://www.tpj.uniwersytetradom.pl/index.php/en/number-tpj/221-2019/issue-4-61-2019/815-krafft-point-of-cationic-and-zwitterionic-surfactants-in-aqueous-solutions
Languageen angielski
Score (nominal)5
Score sourcejournalList
ScoreMinisterial score = 5.0, 17-04-2020, ArticleFromJournal
Citation count*
Cite
Share Share

Get link to the record


* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back
Confirmation
Are you sure?