Beeinflussung der Oberflächeneigenschaften des Systems Gelatine + Tensid durch die Art der Gelatine

Zusammenfassung

Adsorptionsschichten tensidmodifizierter Gelatinelösungen verschiedener Molmasseverteilung und unterschiedlichen Aschegehaltes wurden durch Messung der Oberflächenspannung und oberflächenrheologischer Kriechdeformationskurven charakterisiert. Die Oberflächenspannungsisothermen der Gelatinesysteme mit geringem Aschegehalt und einer engen Molmasseverteilung weisen bei Tensidkonzentrationen unterhalb der CMC der ionogenen Tenside einen Knickpunkt auf. Die ausgeprägt viskoplastischen Eigenschaften der Phasengrenzschicht in diesem Bereich bestätigen die Existenz einer gesättigten Adsorptionsschicht, bestehend aus Gelatine-Tensid-Komplexen hoher Grenzflächenaktivität.

Die Konstanz der Oberflächenspannung bei gleichzeitigen geringem Abfall der Ober-flächenviskosität bei weiterer Erhöhung der Tensidkonzentration weist einerseits auf die Komplexbildung nach einem diskreten Mechanismus und andererseits auf die Ausdehnung der Phasengrenzschicht in Bereiche der Subphase hin. Bei Tensidkonzentrationen oberhalb der CMC der Tenside erreicht die Oberflächenspannung Werte, die denen des gelatinefreien Tensidsystems entsprechen, verbunden mit einer Verringerung der Oberflächenviskosität um mehrere Größenordnungen.

Die Ergebnisse der Untersuchungen der Systeme, welche eine Gelatine mit einer breiten Molmasseverteilung bei gleichzeitig geringem Aschegehalt beinhalten, zeigen, daß das maximale Bindungsvermögen der Gelatine von der Molmasseverteilung vernachlässigbar gering beeinflußt wird. Demgegenüber weisen die Oberflächenspannungsisothermen für die Ausbildung von Mehrfachgleichgewichten von Komplexen unterschiedlicher Grenflächenaktivität charakteristische Änderungen des Kurvenverlaufs auf.

Ein hoher Aschegehalt bewirkt eine Verschiebung der Oberflächenspannungsisotherme zu geringeren Tensidkonzentrationen. Im Bereich des Plateaus der Oberflächenspannungsisotherme und der maximalen Oberflächenviskosität kommt es bei Anwesenheit eines kationogenen Tensids zu einer Fällung unlöslicher Komplexe. Die spezifische Wirkung des hohen Aschegehaltes entspricht der eines entsprechenden Elektrolytzusatzes.

Abstracts

Adsorption layers of gelatin solutions with different weight averages and ash contents modified by the addition of surfactants (Na-dodecylsulfate, Hexadecyltri-methylammonium-bromide) were characterized by measuring the surface equilibrium tension and surface rheological creep curves. The surface tension isotherms of the gelatin system with a low ash content and a narrow distribution of the molecular weight shows a break at surfactant concentrations below the CMC. The strongly pronounced surface viscoplastic properties at this concentration point confirms the existence of a saturated adsorption layer, containing gelatin surfactant complexes of high surface activity.

The constant surface tension and the slight decrease of surface viscosity with increasing surfactant concentration on the one hand refers to a complex formation with a discrete mechanism and on the other hand an expansion of the surface layer towards the bulk.

At surfactant concentrations higher then the CMCs of the pure surfactants, surface tension values are obtained which agree with those of the pure surfactants connected with a simultaneous decrease of surface viscosity by some orders of magnitude.

The results of the systems with a wide distribution of molecular weight and a small ash content show that the maximum binding capacity of the gelatin only negligibly depends on the distribution. In contrast the isotherms show characteristic changes of the formation of multiple equilibriums of complex with different surface activity.

A high ash content causes a shift of the isotherms to lower surfactant concentrations. In the presence of a cationic surfactant in the concentration range of the plateau in theσ-log C — isotherm and at maximum surface viscosities a precipitation of insoluble complexes appears. The specific effect of a high ash content is that of an addition of a corresponding electrolyte.