表面活性劑在工業(yè)、日常生活中應(yīng)用非常廣泛，品種繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣。研究二元表面活性劑體系在水溶液中的復(fù)配規(guī)律，對于表面活性劑在工業(yè)上的應(yīng)用具有指導(dǎo)意義[1、2]目前，對陰離-陽離子表面活性劑復(fù)配體系，陰離子．非離子復(fù)配表面活性劑復(fù)配體系以及陰離子．兩性離子表面活性劑復(fù)配體系在水溶液中的復(fù)配規(guī)律已有較多報(bào)道[3、4、5]，但有關(guān)陽離子．兩性離子、非離子-兩性離子表面活性復(fù)配規(guī)律報(bào)道甚少。本文主要通過測量復(fù)配體系的表面張力側(cè)重研究比較了陽離子．兩性離子、非離子-兩性離子表面活性復(fù)配的協(xié)同增效作用及其NaCl對其表面活性的影響。
1實(shí)驗(yàn)部分
1．1試劑與儀器
十八烷基三甲基氯化銨(1831)、十二烷基聚葡萄糖苷(APG)、十二烷基二甲基氧化胺(OB-2)均為工業(yè)品，NaCl為分析純。
恒溫水浴鍋(天津市中環(huán)實(shí)驗(yàn)電爐有限公司)；DJ．1型增力電力攪拌器(rE蘇大地自動化儀器廠)；KRUSS表面張力儀(德國)。
1．2實(shí)驗(yàn)方法；
保持溶液中的表面活性劑濃度不變，改變l831與OB-2、APG與OB-2摩爾比測量其表面張力．找到表面張力的最低值的摩爾比即最佳復(fù)配體系。
配制不同濃度的最佳復(fù)配體系的溶液，測量其表面張力r(Mn/m)，并以lg(c／mol.l-1)．7(mN／m)作圖，通過圖象的折點(diǎn)求出復(fù)配體系的臨界膠束濃度(CNC值)，并加入不同濃度的NaCl溶液測量表面張力。
由Gibbs公式1=1／2．303RT×dr／dlgc求出氣／液表面最大吸附量Fmax，通過Amin=(1/rmaxNA) ×1014求出吸附分子的最小截面積Amin(式中：R為氣體常數(shù)；T為熱力學(xué)溫度；rmax為氣／液表面最大吸附量，Amin為吸附分子的最小截面積；NA為阿伏加德羅常數(shù))[6]。
整個(gè)實(shí)驗(yàn)均在298K下進(jìn)行。
2結(jié)果與討論
2．1復(fù)配體系的最佳摩爾比
固定溶液中的表面活性劑的總濃度不變，改變復(fù)配體系的摩爾比例測量其表面張力，結(jié)果見圖l。從圖l可以看出，當(dāng)l831：OB-2=1：3、APG：OB-2=2：l時(shí)，復(fù)配體系的表面張力最小即協(xié)同效應(yīng)最明顯，因此本實(shí)驗(yàn)的兩種表面活性劑復(fù)配體系選此配比。
圖l l83 I／OB．2和APG／OB．2復(fù)配體系的表面張力
Fig．1 The surface tension of l831／OB-2and APG／OB-2 complex system．
◆APG／OB.2復(fù)配體系■1831／OB-2復(fù)配體系
2．2復(fù)配體系的表面化學(xué)性質(zhì)
臨界膠柬濃度(CMC)和臨界膠束濃度時(shí)的表面張力(YcMc)是衡量表面活性劑溶液界面活性的主要參數(shù)。在298K下，分別測定l831／OB-2、APG／OB-2最佳配比時(shí)復(fù)配體系的lg(c／mol l.1)-T(mN／m)曲線以及它們單獨(dú)時(shí)的lgc-r，曲線，從而確定CMC和rCMC值，結(jié)果見圖2。
根據(jù)圖2，表l列出了復(fù)配體系和單獨(dú)表面活性劑在298K時(shí)的CMC、rCMC、C20(降低20mN／m水表面張力所需的表面活性劑總濃度)、Fmax、Amin。從表l看出
◆APG／OB-2復(fù)配體系；▲l83I／OB．2復(fù)配體系；◇l831；GOB一2；AAPG
圖2表面活性劑Ig(c／molr-l)一T(mN／m)
Fig.2 The Ig(c／mol l-1)一T(mN／m)fig of surfactant
復(fù)配體系的CIVIC、rCMC、C20、Fmax、Amim均小于單獨(dú)的表面活性劑，從而也說明了表面活性劑復(fù)配后表面活性增強(qiáng)，具有協(xié)同效應(yīng)。APG／OB-2復(fù)配體系的rcMc小于l831／OB-2復(fù)配體系，所以．它的rmax大予l831／OB-2復(fù)配體系、Amin小于l831／OB-2復(fù)配體系，說明溶液中形成膠團(tuán)的含量前者多，表面活性要強(qiáng)于后者。而兩者的C20相差不大，均比單獨(dú)的表面活性劑小，說明兩種復(fù)配體系的降低水溶液表面張力的效率相當(dāng)均高于單獨(dú)體系。
表l 298K時(shí)體系水溶液的表面活性參數(shù)
Tab．1 Surface active parameter of surfactant at 298K
|
體系 |
CMC(tool.L-1) |
rcMc(mN.m-1) |
C20(mol.L-1) |
rmax(umol.L-1) |
Amin(nm2) |
|
1831/OB-2 |
7.2×10-5 |
29.97 |
4.12×10-5 |
4.58 |
0.363 |
|
APG-OB-2 |
8×10-5 |
28.15 |
4.16×10-5 |
7.16 |
0.232 |
|
1831 |
9.42×10-5 |
40.20 |
1.62×10-4 |
3.39 |
0.490 |
|
OB-2 |
1.43×10-4 |
33.00 |
1.01×10-4 |
3.83 |
0.434 |
|
APG |
1.30×10-4 |
31.95 |
7.37×10-4 |
3.28 |
0.506 |
2．3 NaCl對愛面活性劑夏配體系的影響
在兩種復(fù)配體系中加入不同濃度的NaCl溶液，測量表面張力。結(jié)果見圖3。圖3說明NaCl的加入降低了溶液的表面張力，提高了溶液的表面活性。對于離子型表面活性劑而言，在其溶液中加入與表面活性劑反離子相同的無機(jī)鹽時(shí)，表面活性得到提高，即CMC和rcMc降低[7]．本文在APG／OB-2復(fù)配體系和1831／OB-2復(fù)配體系中加入NaCl，結(jié)果當(dāng)NaCl含量為0．2％、0．4％時(shí)，APG／OB-2復(fù)配體系和1831／OB-2復(fù)配體系的表面張力降至最低。雖然反離子不同，表面張力仍然降低．其主要原因是一方面NaCl作為一種強(qiáng)電解質(zhì)，改變了溶液的離子強(qiáng)度而改變了活性離子的活度使得吸附物的活度的改變；另一方面Na+易與表面活性離子結(jié)合，減少了表面活性離子在吸附層中的靜電排斥，使吸附分子結(jié)構(gòu)更緊密、表面吸附量增加所致[8~10]。
◆APG／OB-2復(fù)配體系；11831／OB-2復(fù)配體系
圖3 NaCl對1831／OB-2和APG／OB-2復(fù)配體系的影響
Fig．3 The effect ofNaCl concentration on l831／OB-2 amd APG／OB-2 complex system
3結(jié)論
(1)1831／OB-2復(fù)配體系的摩爾比為1：3，APG／OB-2復(fù)羈己體系的摩爾比為2：l時(shí)，表面張力降低最天，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)最強(qiáng)較單一表面活性劑體系有顯著優(yōu)異的表面性能。
(2)兩種復(fù)配體系都具有降低表面張力效率的協(xié)同效應(yīng)，APG／OB．2復(fù)配體系的協(xié)同效應(yīng)強(qiáng)于1831／OB-2復(fù)配體系，降低水溶液表面張力的效率相當(dāng)。
(3)向復(fù)配體系中加入NaCl，在一定的范圍內(nèi)可以使得CMC、rcMc下降，表面活性增強(qiáng)。
