A correlation of foam stability with surface shear viscosity and area per molecule in mixed surfactant systems

Summary

Aqueous solutions of sodium dodecyl sulfate yield very unstable foam with a very high rate of drainage because they exhibit a relatively low surface shear viscosity. When a solubilizate, such as dodecanol is present in the system, the rate of drainage and thus foam stability prove to be a function of surface shear viscosity. In itself surface shear viscosity appears to be a function of the state of the film as well as the relative amount of the surfactants that is adsorbed at the surface. Systems of fatty acid — fatty alcohol (decanoic acid — decanol, octanoid acid — octanol) exhibit maximum foam stability at molar ratios of 1:3 and 9:1, respectively. At the same molar ratios in these systems, the rate of drainage is minimum and surface shear viscosity is maximum. Studies on mixed monolayers of stearic acid — stearyl alcohol showed minima in the average area per molecule at the 9:1 and 1:3 molar ratios.

It is proposed that the molecular interaction which causes the reduction in the average area per molecule in the mixed monolayer also causes the maximum in surface shear viscosity, the minimum in the rate of drainage, and the maximum in foam stability.

Zusammenfassung

Wäßrige Lösungen von Natriumdodecylsulfat haben sehr instabile Schäume mit einer hohen Draingeschwindigkeit, die mit der relativ niedrigen Oberflächengeschwindigkeit zusammenhängt. Bei Gegenwart eines Solubilisators, wie z. B. Dodecanol, wird die Draingeschwindigkeit und die Schaumstabilität eine Funktion der Oberflächenscherviskosität. Die Oberflächenscherviskosität selbst scheint eine Funktion des Filmzustandes und der relativen Tensidmenge zu sein, die an der Oberfläche adsorbiert ist. In den Systemen Fettsäure-Fettalkohol treten Maxima der Schaumstabilität bei Molverhältnissen 1:3 bzw. 9:1 auf. Bei den gleichen Molverhältnissen hat die Draingeschwindigkeit ein Minimum und die. Oberflächenscherviskosität ein Maximum. In Monoschichten von Stearinsäure und Stearylalkohol erreicht der Platzbedarf pro Molekül Minima bei Molverhältnissen von 9:1 und 1:3.

Es wird angenommen, daß die gleichen Wechselwirkungen, welche zur Reduktion des Platzbedarfs in den gemischten Monoschichten führen, auch die Maxima in der Oberflächenscherviskosität und die Minima in der Draingeschwindigkeit und damit die Maxima in der Schaumstabilität bedingen.