聚氧乙烯辛基苯基醚的有關(guān)理論及應(yīng)用研究進(jìn)展

王守慶，楊寶

（1.濰坊教育學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院，山東青州262500；2.山東師范大學(xué)化學(xué)系，山東濟(jì)南250014）

聚氧乙烯辛基苯基醚的有關(guān)理論及應(yīng)用研究進(jìn)展

王守慶1，楊寶2

（1.濰坊教育學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院，山東青州262500；2.山東師范大學(xué)化學(xué)系，山東濟(jì)南250014）

綜述了聚氧乙烯辛基苯基醚締合體系的理論及應(yīng)用研究進(jìn)展，如OP-10形成的膠束溶液、乳化劑、微乳液等的研究及應(yīng)用。對OP-10用于合成納米粒子及作為氣相色譜固定液等的應(yīng)用，也進(jìn)行了簡要討論?？赏麑P-10的研究及應(yīng)用提供指導(dǎo)。

聚氧乙烯辛基苯基醚,締合體系，研究進(jìn)展

聚氧乙烯辛基苯基醚 (OP-10,分子式C8H17-C6H4-O-（CH2CH2O）10-H）是典型的非離子表面活性劑，具有優(yōu)良的潤濕、乳化、分散、勻染、清洗和去污等性能，無毒無剌激，可用作增溶劑、分散劑、滲透劑、勻染劑、乳化劑、潤濕劑和發(fā)泡劑等，廣泛應(yīng)用于油田開發(fā)、紡織印染、纖維拉絲、農(nóng)藥、冶金和造紙等行業(yè)。OP-10締合體系的理論及應(yīng)用研究一直受到人們重視，近十幾年來，有關(guān)OP-10形成的膠束溶液、乳化液及微乳液的理論、尤其應(yīng)用研究取得了較大的進(jìn)展。

1 OP-10膠束溶液

表面活性劑膠束溶液對金屬固體表面摩擦力學(xué)性能有一定影響，有很多研究者曾對此進(jìn)行了深入研究。A.I.El'kin等[1]首次研究了非離子表面活性劑OP-10膠束水溶液對可塑聚合物材料摩擦性能的影響。結(jié)果表明，在一定滑動速度和壓力下，OP-10膠束溶液的存在明顯改變了可塑材料的流變和粘附性能，導(dǎo)致摩擦力增大，使材料產(chǎn)生了吸附塑化。但在較高壓力下，OP-10的存在又能降低可塑材料的表面摩擦力。解釋為在這種情況下實(shí)際接觸角達(dá)最大值，在滑動過程中只對可塑材料表面的薄層產(chǎn)生接觸，對內(nèi)層沒有任何影響。

用非離子表面活性劑膠束溶液在其濁點(diǎn)溫度進(jìn)行膠束提取是很有發(fā)展前途的提取方法，該法已廣泛應(yīng)用于對金屬離子、有機(jī)有毒物和生物活性物質(zhì)等的富集和分離。

膠束提取的優(yōu)點(diǎn)是富集效率高，易與層析法、分光光度法和電化學(xué)法及其它方法聯(lián)合使用。這種膠束提取的方法能有效提取和分離親水及親脂類化合物。

Doroshchuk等[2]用OP-10膠束溶液，在其濁點(diǎn)溫度下，加入羧基酸提取鎘，用原子吸收法檢測膠束中的鎘含量，并對其提取條件及效率進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)羧基酸的碳原子數(shù)n＜5時(shí)，膠束不能提取鎘；當(dāng)5＜n＜9時(shí)，膠束中鎘含量隨n的增大而增加；當(dāng)n＞9時(shí)，所有的鎘都提取進(jìn)入膠束。當(dāng)n＞9、6≤pH≤9時(shí)提取效率最高。

Kulichenko等[3]亦用OP-10膠束溶液，在其濁點(diǎn)溫度時(shí)，用含羧基酸和辛胺的混合物提取鋅，用原子吸收法測定膠束中的鋅含量。所得結(jié)論與Doroshchuk等[2]的基本相同。

2 OP-10形成乳化劑

在某些工業(yè)過程中，需進(jìn)行爆破等操作，爆轟產(chǎn)物主要組分有 N2、CO2、H2、H2O、O2、NH3、CO 等，在這類分子液體中加入適量的表面活性劑作乳化劑可有效降低兩相間的表面張力，達(dá)到充分互溶的目的。加入乳化劑后，必然會對混合物主要組分的沖擊壓縮特性產(chǎn)生影響。因此，在用乳化法解決組分互溶問題之前，必須對所選用乳化劑的沖擊壓縮性質(zhì)進(jìn)行研究。

袁長迎等[4]利用二級輕氣炮裝置研究了OP-10乳化劑的沖擊壓縮特性。研究發(fā)現(xiàn)，OP-10乳化劑在壓力16.7GPa附近發(fā)生沖擊相變，也就是說在此壓力以下，OP-10具有很好的抗壓縮特性。

另外，張心亞等 用OP-10和SDS做乳化劑，用乙烯硅氧烷做改良劑，合成了丙烯酸脂乳膠，并研究了不同因素對其合成的影響。研究結(jié)果表明，乳液的聚合作用能有效促進(jìn)有機(jī)物-硅氧鍵的形成，合成出來的丙烯酸脂乳膠具有優(yōu)異性能，尤其具有很高的耐環(huán)境侵蝕性和耐污染性（不指環(huán)境污染）。

與上述丙烯酸脂乳膠的制備類似，孫芝娟等[6]用OP-10和SDBS做乳化劑，用硅氧烷做改良劑，合成了丙烯酸脂乳膠。結(jié)果表明用OP-10和SDBS做乳化劑合成出來的丙烯酸脂乳膠也具有很好的特性。

3 OP-10制備微乳液

微乳液是由表面活性劑、助表面活性劑、油和水（或鹽水）組成的熱力學(xué)穩(wěn)定、各向同性且透明（或半透明）的分散系統(tǒng)。其液滴粒徑為10～100nm。微乳液可分單相微乳液和多相微乳液（Winsor型微乳液）[7]。微乳液已廣泛應(yīng)用于食品、化妝品、制藥、土壤修復(fù)和合成納米材料等領(lǐng)域中，并起著增溶、分離、提高反應(yīng)速率等的作用?？紤]到成分的毒性和實(shí)用性等問題，離子型表面活性劑微乳液的應(yīng)用受到一定的限制[8，9]。

非離子表面活性劑的親水性一般比離子表面活性劑的強(qiáng)，對高濃度電解質(zhì)和高價(jià)離子不敏感，毒性比大多數(shù)離子表面活性劑小。因此人們將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到非離子表面活性劑微乳液上[10，11]。

王長龍等[12，13]對OP-10形成的W/O微乳液進(jìn)行了研究。用稀釋法確定了體系微乳液的類型，分別研究了OP-10/n-C4H9OH（n-C5H11OH）的質(zhì)量比、溫度、pH值和鹽度等對微乳液相行為的影響。結(jié)果表明，OP-10/n-C4H9OH 質(zhì)量比為 3：2、OP-10/n-C5H11OH的質(zhì)量比為4：1時(shí)，W/O微乳液具有較大的溶水量和微乳液區(qū)域。溫度在10℃～32℃之間變化時(shí)，微乳液區(qū)域基本不受影響；pH值在1～12范圍內(nèi)變化時(shí)，微乳液區(qū)域亦基本不變；鹽度對微乳液區(qū)域的影響亦不大。

4 OP-10用于合成納米粒子

反相微乳液法利用微乳液滴作為“微反應(yīng)器”,有效調(diào)控納米粒子成核、生長和聚結(jié)等過程，從而制得顆粒大小均勻的納米粒子。

近年來，OP-10應(yīng)用于納米粒子合成方面的研究有重要進(jìn)展。如用于控制合成一維納米棒等。

鈦酸鋇（BaTiO3）是一種性能優(yōu)良的鐵電、介電材料，廣泛應(yīng)用于制作熱敏電阻、多層陶瓷電容器、動態(tài)隨機(jī)存儲器和其它光電器件等。

朱啟安等[14]選用水/OP-10/正己醇/環(huán)己烷反相微乳液體系，以Ba（OH）2·8H2O和鈦酸四丁酯為反應(yīng)起始物，制備得到鈦酸鋇（BaTiO3）納米棒。研究了微乳液系統(tǒng)中水浴溫度、表面活性劑濃度、起始反應(yīng)物濃度及水與表面活性劑的摩爾比等因素對產(chǎn)物的影響，通過 XRD、SEM、HRTEM、Raman 光譜等測試手段對所得樣品進(jìn)行了表征。采用乙酸超聲洗滌法對產(chǎn)物中的雜質(zhì)BaCO3進(jìn)行洗滌，得到了純凈的BaTiO3樣品。此外，他們還用水熱法和超聲法制備了BaTiO3納米粒子，并將其樣品與反相微乳液法制備的樣品進(jìn)行了對比，結(jié)果是用反相微乳液制得的BaTiO3納米粒子具有更好的形貌特征。

一直以來人們對室溫下納米BaTiO3粉是立方相還是四方相存在不同的看法，他們通過Raman分析對反相微乳液法制備的BaTiO3納米粒子進(jìn)行了相結(jié)構(gòu)研究，結(jié)果表明制得的納米BaTiO3為立方相和四方相共存的晶體結(jié)構(gòu)。

潘慶誼等[15]以O(shè)P-10為形貌控制劑，以InCl3·4H2O為原料，經(jīng)水解、膠溶、凝膠化等過程合成了氧化銦（In2O3）納米粒子。研究發(fā)現(xiàn)，納米粒子的大小隨合成溫度的增高而增大，但晶格變形率隨晶體尺寸的增大而降低，這表明合成的納米粒子越小，晶格越容易變形，生長出來的晶體質(zhì)量越差。TEM照片表明OP-10的加入對In203粒子的形態(tài)和大小有很大影響，能很有效地控制納米粒子的大小。

劉金成等[16]以O(shè)P-10為表面活性劑，二甲基甲酰胺（DMF）/水為溶劑，逐漸增大OP-10的濃度，用沉淀法制備了納米球、納米棒、納米片等多種形貌可控的ZnS納米晶。并且用透射電子顯微鏡、X射線衍射、紫外吸收、熒光光譜等對其進(jìn)行了表征，并且分析了其形貌轉(zhuǎn)變機(jī)理，即先形成納米球，然后回流過程中納米球排成納米棒，納米棒再進(jìn)一步彼此聚集成納米片，這與以前文獻(xiàn)關(guān)于納米棒形成的機(jī)理一致。由于采用的是DMF/水做反應(yīng)溶劑體系，可回流到100℃得到更好的結(jié)晶，而普通的水相沉淀法在100℃下基本會團(tuán)聚。

OP-10還用于介孔材料的合成。翟尚如等[17]在研究陽離子-非離子復(fù)配系統(tǒng)對MCM-48結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響時(shí)，用到的是OP-10和CTAB復(fù)配，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，非離子表面活性劑OP-10的加入大大改善了MCM-48的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，而且混合表面活性劑合成出來的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性質(zhì)比單一的CTAB要好，這表明混合表面活性劑有很好的協(xié)同效應(yīng)。

5 OP-10作為氣相色譜固定液

氣相色譜分析是產(chǎn)品質(zhì)量檢測中不可缺少的方法和手段，氣相色譜分析中最重要的是色譜固定液的使用，要達(dá)到對復(fù)雜組分樣品分離、定性及定量，選擇合理的固定液尤為重要。色譜固定液的選擇，首先要符合固定液所應(yīng)具備的物化性能：熱穩(wěn)定性好，化學(xué)惰性，蒸氣壓低，溶解度大及粘度和凝固點(diǎn)低。另一方面，要根據(jù)被分析樣品的性質(zhì)選擇合適的固定液，以達(dá)到各組分間最佳的分離效果。表面活性劑具有親水性和親油性，作為氣相色譜的固定液是可行的。目前，表面活性劑的種類繁多，均以工業(yè)及民用品助劑為用途，而用作氣相色譜固定液則是其新功能的開發(fā)與應(yīng)用。趙明等[25]用OP-10作為氣相色譜固定液，對于芳烴、醇、鹵代烴、酯、烷烴的氣相色譜分析，取得了良好的分離效果，尤其是對乙酸和乙酸酐的分離，具有重要意義。這充分體現(xiàn)了表面活性劑親水親油性用于氣相色譜固定液的特殊性能和效果。

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O552.5

A

1008-1267（2010）05-014-03

2010-04-29

王守慶（1962-），男，教授，山東濰坊人，主要從事化學(xué)教學(xué)和應(yīng)用化工研究。