聚醚型非離子表面活性劑的濁點(diǎn)及其影響因素

賈晉卓

摘要：總結(jié)了非離子表面活性劑濃度、外加聚合物、離子表面活性劑、無機(jī)電解質(zhì)、助表面活性劑等對(duì)聚醚型非離子表面活性劑水溶液濁點(diǎn)的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)聚合物由于其結(jié)構(gòu)和分子量不同對(duì)濁點(diǎn)的影響也不同，一般可使?jié)狳c(diǎn)降低加入離子表面活性劑可以和非離子表面活性劑形成混合膠束，從而使?jié)狳c(diǎn)升高無機(jī)鹽由于存在鹽析和鹽溶兩種不同效應(yīng)而對(duì)濁點(diǎn)的影響比較復(fù)雜醇和有機(jī)酸等助表面活性劑根據(jù)其碳鏈的長(zhǎng)短不同而影響濁點(diǎn)。這些規(guī)律對(duì)非離子表面活性劑的研究和應(yīng)用有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：非離子表面活性劑；濁點(diǎn)；添加劑

非離子表面活性劑在水溶液中可與水形成氫鍵。當(dāng)升高溶液的溫度到某一點(diǎn)時(shí)，氫鍵斷裂，表面活性劑與水相分離，溶液由澄清變渾濁。這一點(diǎn)的溫度即稱為濁點(diǎn)[1]。濁點(diǎn)是非離子表面活性劑的獨(dú)特性質(zhì)和最基本的物理參數(shù)，我們使用非離子表面活性劑時(shí)一般都應(yīng)在濁點(diǎn)溫度以下，因而測(cè)定其濁點(diǎn)是進(jìn)行物理化學(xué)性能研究和開發(fā)其應(yīng)用的前提。目前關(guān)于非離子表面活性劑濁點(diǎn)的研究報(bào)道已相當(dāng)多[2]。濁點(diǎn)不僅與表面活性劑的結(jié)構(gòu)有關(guān)，還受添加劑的影響。本文主要總結(jié)了非離子表面活性劑濃度、外加聚合物、離子表面活性劑、無機(jī)電解質(zhì)、助表面活性劑等對(duì)非離子表面活性劑水溶液濁點(diǎn)的影響規(guī)律。

1.實(shí)驗(yàn)方法

將一定濃度的表面活性劑及添加劑的水溶液加入具塞試管中，插入溫度計(jì)，在水浴中逐漸升溫，觀察其變化情況。當(dāng)溶液由清變濁時(shí)，該溫度即為濁點(diǎn)初值。使水浴降溫后再升高溫 度，以剛出現(xiàn)渾濁的溫度為濁點(diǎn)。重復(fù)該過程 4 次，取平均值，即為CP 值。

2.結(jié)果與討論

2.1非離子表面活性劑濃度對(duì)濁點(diǎn)的影響

一般說來，表面活性劑水溶液的濁點(diǎn)能表明其親水基與水分子形成氫鍵的能力。相同濃度下，非離子表面活性劑 EO 鏈越長(zhǎng)，其水溶液的濁點(diǎn)越高。這主要由于 EO 鏈可與水分子形成氫鍵，EO 鏈越長(zhǎng)，形成的氫鍵數(shù)目越多，破壞這些氫鍵所需能量就越大，因而需要較高的溫度才能完全破壞表面活性劑與水分 子間的密切聯(lián)系[3]。這種現(xiàn)象可根據(jù)在水溶液中膠束的形狀隨濃度而改變的觀點(diǎn)解釋。在濁點(diǎn)到達(dá)最低值之前，表面活性劑濃度的升高，僅使膠束的數(shù)目增加，彼此相互碰撞的幾率增大，聚結(jié)可能性增加，因此易引起與水相分離，使?jié)狳c(diǎn)下降。然后，膠束的形狀開始改變，由球狀變?yōu)榘魻睿z束粒子的回旋半徑增大，溶液粘度增加[4]，膠束彼此相遇的幾率大大降低，導(dǎo)致濁點(diǎn)上升。

2.2聚合物對(duì)非離子表面活性劑濁點(diǎn)的影響

聚合物可與表面活性劑相互作用，從而影響其濁點(diǎn)。聚合物 PEG 對(duì) TX 濁點(diǎn)的影響可分為兩種情況，一是 PEG 分子量較小，可使?jié)狳c(diǎn)升高二是為分子量較大，使?jié)狳c(diǎn)降低。這可用冠狀內(nèi)鏈膠束模型[5] 來解釋。對(duì)低分子量的 PEG，與膠束形成膠束-低聚乙二醇復(fù)合物，同小分子極性化合物和膠束的作用相似，乙二醇覆蓋在膠束表面或部分進(jìn)入柵欄層中，由于聚合物分子鏈的空間效應(yīng)和溶劑化效應(yīng)，使膠束顆粒之間的碰撞機(jī)會(huì)減小，因而需更高的能量才能達(dá)到濁點(diǎn)。但對(duì)于大分子量的PEG，可以形成典型的聚合物-表面活性劑復(fù)合物，其中乙二醇鏈纏繞在膠束基附近，形成內(nèi)鏈膠束，使聚合物可在膠束之間建立“橋梁”，從而膠束之間的相遇更加容易，濁點(diǎn)自然就下降?？梢娋酆衔镦湽?jié)可纏繞在膠束的周圍，而膠束同時(shí)也可吸附聚合物分子，這種相互作用就促進(jìn)了內(nèi)鏈膠束，即膠束-聚合物的形成。對(duì)聚合物與表面活性劑的相互作用影響濁點(diǎn)還有其它模型[6] 解釋，如高分子溶液模型、項(xiàng)鏈模型等，且不同類型聚合物對(duì)濁點(diǎn)的影響也不盡一致，我們必須把表面活性劑和聚合物二者的結(jié)構(gòu)共同考慮才能得到合理的結(jié)論。

2.3離子表面活性劑對(duì)非離子表面活性劑濁點(diǎn)影響

離子表面活性劑的加入使非離子表面活性劑的濁點(diǎn)升高。許多文獻(xiàn)[7] 都報(bào)道了這一點(diǎn)。在外加表面活性劑濃度一定時(shí)，非離子表面活性劑濃度越低，二者形成的混合物的電荷密度越高，膠束間的排斥力越大，從而濁點(diǎn)越高。在相同的非離子表面活性劑濃度下，外加離子表面活性劑濃度升高時(shí)，一般濁點(diǎn)也升高，這也是由于膠束表面電荷密度增大的緣故。因此，非離子表面活性劑與離子位形式存在發(fā)生鹽溶作用，使?jié)狳c(diǎn)升高。

2.4無機(jī)電解質(zhì)對(duì)非離子表面活性劑濁點(diǎn)的影響

無機(jī)電解質(zhì)的加入對(duì)濁點(diǎn)的影響由于其鹽析、鹽溶兩種因素的共同作用而變得比較復(fù)雜[8]。無機(jī)鹽溶于水中后，由于離子與離子、離子與偶極子之間存在電性作用，使水分子聚集在離子周圍，自由水減少，即鹽析作用使非離子表面活性劑易于從水中析出，導(dǎo)致濁點(diǎn)下降。同時(shí)，離子與非離子表面活性劑之間的相互作用也將水從離子和非離子表面活性劑周圍的水化層排出，自由水增加，導(dǎo)致鹽溶，使?jié)狳c(diǎn)升高。電解質(zhì)對(duì)非離子表面活性劑濁點(diǎn)的影響是兩種因素共同作用的結(jié)果。多數(shù)陰離子易發(fā)生水合作用，一般鹽析占主導(dǎo)地位，使?jié)狳c(diǎn)下降 而多數(shù)陽離子易與非離子表面活性劑的醚鍵絡(luò)合[9]。

討論

醇、有機(jī)酸等助表面活性劑對(duì)濁點(diǎn)的影響也是兩個(gè)因素共同作用的結(jié)果。醇的親水基可與水形成氫鍵，限制表面活性劑的膠團(tuán)化作用[10]，使?jié)狳c(diǎn)升高 同時(shí)醇在膠束的界面層和柵欄層中增溶，與水形成氫鍵，膠束總含水量增加，也使?jié)狳c(diǎn)升高。醇增溶在柵欄層中，親水基靠近表面活性劑的極性頭，空間阻礙及與醚形成氫鍵的作用降低了表面活性劑的水合能力，使?jié)狳c(diǎn)下降。甲醇、乙醇碳鏈短，親水性強(qiáng)，在膠束溶液中大部分溶于水，部分吸附于膠束界面及柵欄層，從而使?jié)狳c(diǎn)升高對(duì)碳數(shù)大于 4 的醇，親水性差，多數(shù)增溶在柵欄層中，使?jié)狳c(diǎn)降低。此外，MA P 在皮革工業(yè)中作為鞣革劑、在濕法冶金中作貴金屬萃取劑、在化妝品中作特殊性能的化妝品添加劑、在紡織工業(yè)中作纖維油劑。M A P 雖具有磷酸酯的結(jié)構(gòu)，但它的研究歷史短，許多功能還未發(fā)現(xiàn)。

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（作者單位：內(nèi)蒙古自治區(qū)生物技術(shù)研究院）