烷基多苷的復(fù)配性能研究

康 鵬，李 丹，陳 雪，許虎君

（1. 江南大學(xué) 化學(xué)與材料工程學(xué)院，江蘇 無錫 214122；

2. 寧波市樂嘉化工有限公司，浙江 寧波 315040）

烷基多苷的復(fù)配性能研究

康 鵬1，李 丹1，陳 雪2，許虎君1

（1. 江南大學(xué) 化學(xué)與材料工程學(xué)院，江蘇 無錫 214122；

2. 寧波市樂嘉化工有限公司，浙江 寧波 315040）

研究了烷基多苷（APG）與脂肪酸甲酯磺酸鈉（MES）的復(fù)配性能。通過測定復(fù)配體系的表面化學(xué)性質(zhì)、潤濕力、泡沫性能，研究復(fù)配體系是否存在協(xié)同效應(yīng)。結(jié)果表明，烷基多苷與脂肪酸甲酯磺酸鈉的復(fù)配體系表現(xiàn)出優(yōu)于單一體系的性能，顯示出了良好的協(xié)同效應(yīng)。

烷基多苷；脂肪酸甲酯磺酸鈉；表面化學(xué)性質(zhì)；復(fù)配體系

烷基多苷主要是由葡萄糖的半縮醛羥基與脂肪醇羥基，在酸性催化劑的條件下失去一份子的水而得到的產(chǎn)物。它具有優(yōu)良的物化性能，產(chǎn)品安全性高，與環(huán)境相容性好。尤其是在生態(tài)安全性方面，幾乎沒有任何其他表面活性劑可與其媲美。隨著全球性環(huán)保意識的增強(qiáng)以及石油日益枯竭所帶來的資源壓力，烷基多苷這類基于可再生資源制備的“綠色”表面活性劑得到了越來越多人的關(guān)注[1]。

不同的表面活性劑進(jìn)行復(fù)配，常常表現(xiàn)出優(yōu)于單一表面活性劑的優(yōu)良性能。所以，在實際的工業(yè)應(yīng)用中，常常將不同的表面活性劑復(fù)配使用。本文將對烷基多苷與脂肪酸甲酯磺酸鈉進(jìn)行復(fù)配，測試復(fù)配體系的表面張力、潤濕性能和泡沫性能，并對復(fù)配體系的協(xié)同效應(yīng)進(jìn)行初步研究。

1. 實驗

1.1 主要試劑和儀器

十二烷基多苷（APG-12），自制，純度≥98%，聚合度（DP）為1.38； MES，C16，M=400，三次重結(jié)晶后質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.8%，浙江贊宇科技股份有限公司；NaCl，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，500℃灼燒5h后使用；超純水，電導(dǎo)率為7.8×10-7S·cm-1，無錫新中亞微電子研究所。以上表面活性劑的γ-lg c曲線均無最低點 。

滴體積法表面張力儀，自制[2]；羅氏泡沫儀，QW-I型，重慶銀河實驗儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 表面張力的測定

配制添加無機(jī)鹽和不加無機(jī)鹽兩個系列的不同復(fù)配比及單一的表面活性劑濃度的水溶液，無機(jī)鹽濃度為0.1mol/L[3]。采用滴體積法測定溶液的表面張力，測定溫度25℃ 。

1.2.2 潤濕力的測定

采用帆布沉降法測定復(fù)配及單一體系的潤濕力。體系濃度為1.5g/L，帆布10支×10支。

1.2.3 泡沫的測定

采用改進(jìn)的Ross-Miles法測定復(fù)配及單一體系的泡沫性能。樣品質(zhì)量濃度為2.5g/L，水硬度為150ppm，測試溫度為40℃，讀取起點和5min后泡沫的高度。

2. 結(jié)果與討論

2.1 復(fù)配體系的表面化學(xué)性質(zhì)

分別在25℃條件下測定APG/MES復(fù)配體系及單獨(dú)存在時的γ-lg c曲線。添加無機(jī)鹽的復(fù)配體系其表面張力曲線結(jié)果如圖1所示（x1為MES的摩爾分?jǐn)?shù)，下同），沒有添加無機(jī)鹽的復(fù)配體系表面張力如圖2所示。表面活性劑的臨界膠束濃度（CMC）及該濃度下的表面張力(γcmc)是衡量其界面活性的重要參數(shù)，根據(jù)γ-lg c曲線即可確定體系的CMC及γcmc。

表1與表2分別列出了加鹽及不加鹽體系的APG/MES及單一組分的CMC、γcmc、pC20（降低表面張力的效率）。

由以上數(shù)據(jù)可以看出，不論是添加了無機(jī)鹽的復(fù)配體系還是沒有添加無機(jī)鹽的復(fù)配體系，它們在膠束的形成、降低表面張力的效率方面都存在協(xié)同效應(yīng)。相比單一體系，復(fù)配體系的CMC都有明顯降低。而且，添加無機(jī)鹽的體系其CMC的降低幅度更大。其原因可能是由于APG的加入可以在一定程度上屏蔽MES離子頭基間的電性相斥作用，使混合體系不論是在溶液中的混合膠束還是在氣/液表面的吸附層，都形成更為緊密的結(jié)構(gòu)[4]。

加入無機(jī)鹽后，APG的CMC及γcmc只得到一定程度的降低，這也說明了無機(jī)鹽對非離子表面活性劑的影響較小。對照表中數(shù)據(jù)可以看出，無機(jī)鹽對MES的影響較大。這是由于無機(jī)鹽會壓縮離子型表面活性劑的雙電層結(jié)構(gòu)，使其形成更為緊密的結(jié)構(gòu)[5]。 因此可以得出結(jié)論，復(fù)配體系顯示了良好的協(xié)同效應(yīng)。

2.2 潤濕性能

實驗隨后對單一及復(fù)配體系的潤濕性能進(jìn)行了測定，結(jié)果見表3。

表1 APG/MES 及單一存在時的表面化學(xué)性質(zhì)（0.1mol/L NaCL）

表 2 APG/MES及單一存在時的表面化學(xué)性質(zhì)

由表3數(shù)據(jù)可以看出，純APG的潤濕性能要優(yōu)于MES。在MES體系中加入APG后，其潤濕性能得到了明顯的提升，顯示出良好的協(xié)同效應(yīng)。

表3 APG/MES及單一存在時的潤濕性能

2.3 泡沫性能

表4 APG/MES及單一存在時的泡沫性能

最后，對單一及復(fù)配體系的泡沫性能進(jìn)行測定，結(jié)果見表4。

單一APG體系在泡沫的生成及泡沫穩(wěn)定性方面都要比純MES體系好，且純APG的泡沫細(xì)膩厚實。由表4中的數(shù)據(jù)可以看出，復(fù)配后的體系在泡沫生成及穩(wěn)定性方面都可以產(chǎn)生良好的協(xié)同效應(yīng)，當(dāng)a1為0.4時，復(fù)配體系的泡沫性能最好。

在MES的體系中加入APG，可以明顯提高泡沫的穩(wěn)定性。這是因為，由于分子間存在靜電斥力，單一陰離子表面活性劑體系的泡沫穩(wěn)定性較差。當(dāng)加入非離子表面活性劑后，分子間的靜電斥力減弱，吸附膜的牢度增強(qiáng)，由此減緩了排液速度，增強(qiáng)了泡沫的穩(wěn)定性[6]。由此可以看出，復(fù)配體系可以顯示出良好的協(xié)同效應(yīng)。

3. 結(jié)論

通過對APG/MES不同配比的復(fù)配體系研究，可得出如下結(jié)論：1）APG/MES的復(fù)配體系顯示出優(yōu)于單一表面活性劑的表面性能；2）APG/MES的復(fù)配體系在表面化學(xué)性質(zhì)、潤濕力、泡沫方面存在協(xié)同效應(yīng)。

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