پخش‌کننده و تر‌کننده زیستی نوین، بر پایه پلی‌پپتیدهای طبیعی در پخش رنگدانه فتالوسیانین آبی در پوشرنگ‌های پایه آب

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده علوم و فناوری‌های همگرا، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران، صندوق‌پستی: 775-14515.

2 استاد، دانشکده علوم پایه، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران، صندوق‌پستی: 4697-19395.

3 دانشیار، دانشکده علوم و فناوری‌های همگرا، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران، صندوق‌پستی: 775-14515.

10.30509/jscw.2025.167421.1213

چکیده

اثر پخش‌‌کنندگی محلول نیمه آبکافت‌شده پروتئین (HP) حاصل از پشم گوسفند بر روی رنگدانه آبی 15:3 در سیستم آبی برای اولین بار در این مطالعه مورد بررسی قرار گرفت. یافته‌ها نشان داد که اسیدهای آمینه، پپتیدها و پلی‌‌پپتیدهای موجود در محلول نیمه‌آبکافت پروتئین قادر به اتصال به سطح رنگدانه آبی 15:3 هستند که منجر به کاهش اندازه رنگدانه و افزایش پایداری سوسپانسیون رنگ می‌شود. همچنین عوامل متعددی از جمله عملکرد، پایداری محیطی، مقرون به صرفه بودن و در دسترس بودن، به طور قابل توجهی بر مناسب بودن این پخش‌‌کننده‌ها برای استفاده در رنگ‌‌های مبتنی بر آب تأثیر می‌گذارد. فرآیند تهیه محلول پروتئین نیمه ‌آبکافت‌شده از پشم گوسفند از نظر اقتصادی سودمند است و می‌تواند در شرایط ملایم انجام شود. ترکیب این مواد افزودنی خطرات زیست‌محیطی قابل توجهی ایجاد نمی‌‌کند. محلول HP حاوی اسیدهای آمینه، پپتیدها و پلی‌‌پپتیدها با وزن مولکولی کم می‌‌تواند سطح ذرات رنگدانه فتالوسیانین آبی را بپوشاند و دافعه الکتریکی کافی و مقاومت فضایی ایجاد کند. در نتیجه، این پدیده می‌تواند از برخورد و تعامل بین ذرات رنگدانه ناشی از حرکت براونی جلوگیری کند و آن را کمتر مستعد تجمع می‌کند. پروتئین آبکافت‌شده، توانایی بالاتری را در پخش‌‌کنندگی رنگدانه آبی 15:3 در مقایسه با یک پخش‌‌کننده مرجع تجاری نشان داد، که اثربخشی محلول HP را به عنوان عامل پخش کننده قوی این رنگدانه برجسته کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

New Biodispersant and Wetting Agent, Based on Natural Polypeptides, in Dispersing of Blue Phthalocyanine Pigment in Water-Based Paints

نویسندگان [English]

  • Mahmoud Reza Sadeghi 1
  • Hamid Saeidian 2
  • Zohreh Mirjafary 3
  • Morteza Rouhani 3
1 Department of Chemistry, Science and Research Branch, Islamic Azad University, P. O. Box: 14515-775, Tehran, Iran
2 Department of Science, Payame Noor University (PNU), P. O. Box: 19395-4697, Tehran, Iran.
3 Department of Chemistry, Science and Research Branch, Islamic Azad University, P. O. Box: 14515-775, Tehran, Iran.
چکیده [English]

The present study marks the inaugural investigation into the impact of a semi-hydrolyzed protein (HP) solution derived from sheep wool on blue phthalocyanine pigment 15:3 within an aqueous system. The results indicate that the HP solution's amino acids, peptides, and polypeptides can effectively adhere to the surface of the 15:3 blue pigment. This interaction results in a reduction in pigment particle size and enhances the stability of the dye suspension. Furthermore, various factors such as performance, environmental stability, cost-effectiveness, and availability play a crucial role in determining the appropriateness of these dispersants for application in water-based paints. The method for producing the HP solution from sheep wool is economically advantageous and can be executed under mild conditions. The use of these additives does not pose significant environmental hazards. The HP solution, which contains low molecular weight amino acids, peptides, and polypeptides, can effectively coat the surface of blue phthalocyanine pigment particles, generating adequate electric repulsion and spatial resistance. Consequently, this mechanism mitigates the likelihood of collisions and interactions between pigment particles induced by Brownian motion, thereby reducing the tendency for aggregation. Notably, the HP demonstrated superior dispersing capabilities for the blue pigment 15:3 when compared to a commercial reference dispersant, underscoring the efficacy of the HP solution as a potent dispersant agent for this pigment.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biodispersant
  • Natural polypeptides
  • Hydrolyzed protein solution
  • Blue phthalocyanine pigment
  • Water-based paints

مراجع

1.    Buxbaum G. Industrial inorganic pigment, Second, Completely Revised edition. New York: Wiley-VCH, 1998.
2.     Hunger K. Industrial dyes: chemistry, properties, applications, Wiley-VCH, 2003.
3.     Christie RM. Environmental aspects of textile dyeing, Cambridge; Boca Raton, Fla, Woodhead; CRC Press, 2007.
4.     Brookstein DS. Factors associated with textile pattern dermatitis caused by contact allergy to dyes, finishes, foams, and preservatives. Dermatolo Clin. 2009; 27:309-322. https://doi.org/10.1016/j.det.2009.05.001
5.     Sharma P, Kaur H, Sharma M. Sahore V. A review on applicability of naturally available adsorbents for the removal of hazardous dyes from aqueous waste. Environ Monit Assess. 2011; 183:151-59. https://doi.org/10.1007/s10661-011-1914-0.
6.     Büchel K. Moretto H. Woditsch P. Industrial inorganic chemistry, Second, Completely Revised Edition, New York: John Wiley & Sons, 2008; 5:560-584.
7.     Herbst W. Hunger K. Industrial organic pigments, Third, Completely Revised Edition.New York: Wiley-VCH, 2004;1:1-5.
8.     Herbst W. Hunger K. Industrial organic pigments: production, properties, applications, Third, Completely Revised Edition, Kelkhim and Frankfort: John Wiley & Sons, 2006;1:24-44. https://dx.doi.org/10.1002/3527602429.
9.     Lin L. Mechanisms of pigment dispersion, Pigm Resin Technol. 2003; 32:78-88. https://dx.doi.org/10.1108/03699420310464 784.
10. Sean M. Nanotechnology is Impacting Inks, Pigments, Printing, Ink World European Editor, 2009; 14.
11. Rodriguez-Amaya DB. Natural food pigments and colorants, Curr Opin Food Sci. 2016; 7:20–26. https://dx.doi.org/ 10.1016/j.cofs.2015.08.004
12.  Hagan E. Poulin J. Statistics of the early synthetic dye industry, Herit Sci. 2021; 9:33. https://dx.doi.org/10.7910/DVN/BK 2CBX.
13. Kumar A. Dixit U. Singh K. Gupta SP. Beg MSJ. Structure and properties of dyes and pigments, IntechOpen, London. 2015; 10.5772/intechopen.97104. https://doi.org/ 10.5772/intechopen. 97104.
14. Decelles C. The story of dyes and dyeing, J Chem Educat. 1949; 26 (11):583. https://doi.org/10.1021/ed026p583.
15.  Sadeghi M. Saeidian H. Mirjafary Z. Rouhani M. Development of protein hydrolysate as a cost-effective and robust biodispersant: Investigating its performance in dispersing of carbon black pigment in water-based paints. Heliyon, 2024. e40036. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e40036.
16. Farrokhpay S. A review of polymeric dispersant stabilisation of titania pigment. Adv Colloid Inter Sci. 2009;151(1-2):24-32. https://doi.org/10.1016/j.cis.2009.07.004.
17. Schmitz J. Frommelius H. Pegelow U. Schulte HG. Höfer R. New concept for dispersing agents in aqueous coatings, Prog Org Coatings. 1999;35:191–196. https://doi.org/10.1016/S0300-9440(99)00028-4.
18.  Agbo C. Jakpa W. Sarkodie B. Boakye A. Fu S. A Review on the mechanism of pigment dispersion, J Dispers Sci Technol. 2018; 39:874–889. https://doi.org/10.1080/01932691.2017. 1406367.
19. Frank OH. Pirrung PH. Wetting and dispersing agents. Chimia Inter J Chem. 56, 2002; 1:170-176. https://doi.org/10.2533/ 000942902777680496.
20. Won YY, Meeker SP, Trappe V, Weitz DA, Diggs NZ, Emert JI. Effect of temperature on carbonblack agglomeration in hydrocarbon liquid with adsorbed dispersant. Langmuir. 2005; 21(3):924-32. https://doi.org/10.1021/LA047906T.
21. Merkle K. Schafer H. Pigment handbook. (ed. Temple C.). John Wiley and Sons, Inc., 1973; 157-167.
22. Ganjaee Sari M. Bastani S. Moradian S. Dendritic polymers: dyeing enhancers. J Stud Color World, 2013; 3(4): 13-24.
23.  Erk P. Phthalocyanine dyes and pigments in Porphyrin Handbook 2003; 19:105-149.
24.  Shoja S. Rastegar S. Wetting transition stimuli of hydrophobic and superhydrophobic surfaces. J Stud Color World. 2018: 5:59-64. https://dorl.net/dor/20.1001.1.22517278.1394.5.4.7.9.
25.  Li Y. Jiang B. Zhang T. Mu W. Liu J. Antioxidant and free radical-scavenging activities of chickpea protein hydrolysate (CPH). Food Chem. 2008;106(2):444-450. https://doi.org/10. 1016/ j.foodchem.2007.04.067.
26.  Etemadian Y. Ghaemi V. Shaviklo AR. Pourashouri P. Mahoonak ARS. Rafipour. F. Development of animal/plant-based protein hydrolysate and its application in food, feed and nutraceutical industries: State of the art. J Clean Prod. 2021; 278:123219. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.123219.
27.  Pasupuleti VK. Holmes C. Demain AL. Applications of protein hydrolysates in biotechnology . Springer Netherlands, 2010; 1-9. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-6674-0_1.
28.  Mokrejs P. Hutta M. Pavlackova J. Egner P. Benicek L. The cosmetic and dermatological potential of keratin hydrolysate. J Cosmet Dermatol. 2017; 16(4):e21-e27. https://doi.org/10.1111 /jocd.12319.
29. Kao HY Jen SI. Kao YC. Evaluation of the anti-aging and whitening efficacy of collagen tripeptide and chicken protein hydrolysate. J Appl Biol Sci. 2022;16(3):447-455. https://doi.org/10.5281/zenodo.7114071.
30. Dashti Rahmatabadi Y. Saeidian H. An efficient swelling inhibitor for drilling foams, WO2024116163A1, 2024.
31. ASTM standard D1316-20. Standard test method for fineness of grind of printing inks by the npiri grindometer. West Conshohocken, PA. United States, 2020; 19428-2959.
32.  Hill B. Roger T. Vorhagen FW. Comparative analysis of the quantization of color spaces on the basis of the CIELAB color-difference formula. ACM Trans Graph. 1997; 16(2):109-154. https://doi.org/10.1145/248210.248212.
33. Briggs TR. The tinting strength of pigments. J Phys Chem. 2002; 22(3):216-230. https://doi.org/10.1021/j150183a004
34.  ASTM standard D344-97. Standard test method for relative hiding power of paints by the visual evaluation of brushouts. West Conshohocken, PA 2017; 19428-2959. United States.
35.  The DIN 2431 standard method. Paints and varnishes-determination of flow time by use of flow cups, 2020.
36.  ASTM standard D2698-05. Standard test method for determination of the pigment content of solvent-reducible paints by high-speed centrifuging, 2010.  
مطالعات در دنیای رنگ
دوره 15، شماره 1
اسفند 1403
صفحه 65-76

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 01 آذر 1403
  • تاریخ بازنگری: 30 بهمن 1403
  • تاریخ پذیرش: 01 اسفند 1403

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار