一種新型Bola型表面活性劑在固液界面吸附行為的研究

徐曉敏

（江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)紡織工程系，江蘇 江陰，214433）

1 前言

表面活性劑在固液界面上吸附的應(yīng)用十分廣泛，如采油、選礦、印染、涂料、食品、農(nóng)藥、金屬加工、感光材料等，而且在復(fù)合材料、納米材料、超導(dǎo)材料、和生物工程等高新技術(shù)領(lǐng)域也起著重要作用。Bola型表面活性劑是一種新型的表面活性劑，其中間疏水基、兩端親水基的結(jié)構(gòu)賦予它許多一般表面活性劑所不具有的特性，如高度穩(wěn)定性、優(yōu)良的超分子自組裝性能等［1］。目前國內(nèi)外對Bola型表面活性劑的研究，較多的還是集中于其在氣／液界面的吸附行為，對于其在固／液界面的吸附涉及較少［2］。

本文對所合成的一種新型bola型表面活性劑——聚丙二醇二乙酸鈉在納米碳酸鈣上的吸附行為進(jìn)行了研究，以期能在包括碳酸鈣表面處理在內(nèi)的眾多領(lǐng)域得到應(yīng)用。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 原料和儀器

2.1.1 原料

聚丙二醇二乙酸鈉，實(shí)驗(yàn)室自制；納米碳酸鈣，實(shí)驗(yàn)室自制；NaCl，分析純，中國醫(yī)藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑公司。

2.1.2 儀器

FA2004型電子天平（上海天平儀器廠）、超聲分散器（昆山醫(yī)療器械廠）、SHZ－22型恒溫水浴振蕩器（太倉市醫(yī)療器械廠）、80－2型離心沉降器（上海手術(shù)器械廠）、K－10T型表面張力儀（德國Kruss公司）。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

稱取m（g）納米碳酸鈣于帶塞錐形瓶中，加入初始濃度為C0的聚丙二醇二乙酸鈉溶液V（ml），超聲30秒鐘，然后在恒溫25℃的水浴中震蕩1h，離心分離，分析殘余溶液中表面活性劑的濃度C。根據(jù)公式：η＝（C0－C）V／m計(jì)算吸附量，并繪制吸附量－濃度曲線。式中的C0、C按文獻(xiàn)［3］，用表面張力法測定。

3 結(jié)果與討論

3.1 聚丙二醇二乙酸鈉在固液界面的吸附模型

據(jù)2.2實(shí)驗(yàn)方法，相同條件下測定了聚丙二醇二乙酸鈉系列表面活性劑溶液在納米碳酸鈣上的吸附等溫線，結(jié)果見圖1。

表面活性劑在固液界面上的吸附等溫線以L型、S型和LS型最為多見［4］。從測定結(jié)果可看出，聚丙二醇二乙酸鈉在納米碳酸鈣顆粒表面吸附的吸附等溫線呈LS型，其吸附模型如圖2。

3.2 疏水鏈長度對聚丙二醇二乙酸鈉在固液界面的吸附量的影響

由圖1還可看出，隨聚丙二醇二乙酸鈉疏水鏈的增長，其在碳酸鈣上的吸附越容易達(dá)到吸附飽和，但飽和吸附量卻不斷減小。這是因?yàn)槭杷湹脑鲩L，疏水性增加，使表面活性劑在水中的溶解性減小，因此更易在碳酸鈣表面發(fā)生吸附。又因?yàn)榫郾级宜徕c的結(jié)構(gòu)為bola型結(jié)構(gòu)，在固液界面上以倒U型構(gòu)象吸附［5，6］，隨疏水鏈增長，每個(gè)表面活性劑分子在固液界面上以倒U型構(gòu)象吸附時(shí)所占的吸附分子極限面積增大，從而使飽和吸附量降低。

圖1 聚丙二醇二乙酸鈉系列在納米碳酸鈣上的吸附等溫線

圖2 聚丙二醇二乙酸鈉在納米碳酸鈣表面的吸附模型示意圖

3.3 無機(jī)鹽對聚丙二醇二乙酸鈉在固液界面的吸附量的影響

在聚丙二醇二乙酸鈉（400）溶液中加入NaCl，使其濃度達(dá)0.1mol／L，測定在納米碳酸鈣上的吸附量，得到如下吸附等溫線，如圖3。

由圖3知，當(dāng)溶液加入中性的無機(jī)鹽后，聚丙二醇二乙酸鈉在納米碳酸鈣固體表面的吸附更易進(jìn)行，其最大吸附量值也有所增加。這是因?yàn)?，無機(jī)鹽的加入，能壓縮聚丙二醇二乙酸鈉離子膠束的擴(kuò)散雙電層［7，8］，被吸附的表面活性劑離子間的斥力減小，從而使表面活性劑更易吸附于碳酸鈣表面，并且排列得更緊密，使表面活性劑的吸附量增加。

圖3 聚丙二醇二乙酸鈉（400）在納米碳酸鈣上的吸附等溫線

4 總結(jié)

通過對聚丙二醇二乙酸鈉在納米碳酸鈣表面吸附等溫線的研究，發(fā)現(xiàn)其吸附等溫線接近LS型，根據(jù)Gaudin和Fuerstenau的理論，聚丙二醇二乙酸鈉在碳酸鈣表面達(dá)吸附飽和時(shí)形成了半膠束。實(shí)驗(yàn)還考察了疏水鏈的長度、無機(jī)鹽的加入對聚丙二醇二乙酸鈉在納米碳酸鈣表面吸附的影響，結(jié)果表明：疏水鏈的增長，可使聚丙二醇二乙酸鈉更易達(dá)到飽和吸附，但飽和吸附量減小；無機(jī)鹽的加入也可使聚丙二醇二乙酸鈉更易達(dá)到飽和吸附，且飽和吸附量增加。

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