十一烷基羧甲基羥乙基咪唑啉的復配研究

雷小英 史立文 李伏益 毛雪彬 鐘 凱 劉煒康 魏 振 洪 鄭 洪玉倩

（贊宇科技集團股份有限公司，浙江杭州，310009）

咪唑啉型表面活性劑是兩性表面活性劑中的一大類，屬于改良型和平衡型的兩性表面活性劑。目前，開發(fā)和應用較廣的是羧基型的兩性咪唑啉表面活性劑，如十一烷基羧甲基羥乙基咪唑啉甜菜堿。

羧基型咪唑啉因其結(jié)構(gòu)特殊，具有許多優(yōu)點：對水的硬度不敏感，耐硬水性能強，即使在冷水或海水中也表現(xiàn)出較好的洗滌效果和去污能力；結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)相似，對皮膚溫和、刺激性小、毒性低；對織物具有優(yōu)良的柔軟、抗靜電效果；生物降解性高、能迅速完全降解[1-2]。

隨著消費者環(huán)保意識和生活水平的提高，對洗浴產(chǎn)品的溫和性和安全性提出更高要求，集溫和性、安全性、易生物降解性等于一身的咪唑啉兩性表面活性劑順應了該發(fā)展趨勢。目前研究咪唑啉表面活性劑合成的文獻較多，對其與其他表面活性劑復配體系領(lǐng)域研究較少。筆者通過對十一烷基羧甲基羥乙基咪唑啉表面活性劑與其他表面活性劑復配性能的研究，為其復配應用提供一定的理論依據(jù)[3-4]。

1 實驗部分

1.1 原料與試劑

十一烷基羧甲基羥乙基咪唑啉（MZL）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉（AES）、烷基糖苷 0810（APG）、月桂酰丙氨酸鈉(SLA)均為工業(yè)級，贊宇科技集團股份有限公司；液堿；氯化鈉，分析純，上海展云化工有限公司。

DF-101S恒溫加熱磁力攪拌器（鞏義市予華儀器有限責任公司）；K100表面張力儀（德國KRUSS公司）；21GKC恒溫水浴槽（上海蘇達實驗儀器有限公司）；101A數(shù)顯電熱鼓風干燥箱（上海錦屏儀器儀表有限公司）；R-2000動態(tài)泡沫測試儀（德國SITA公司）。

1.2 溶液配制

將MZL、SLA、APG、AES分別配制成質(zhì)量濃度為12%的樣品溶液，然后將MZL/AES，MZL/APG，MZL/SLA三個體系均配制成質(zhì)量比例為5:0，4:1，3:2，2:3，1:4，0:5的溶液，移取相應樣品溶液混勻，最后用檸檬酸或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)體系pH至7.0±0.1。

1.3 性能測試

1.3.1 乳化性能

用移液管吸取40 mL活性物質(zhì)量分數(shù)為0.1%的試樣溶液于150 mL燒杯中，再用移液管吸取40 mL大豆油于同一燒杯中，用均質(zhì)機在100 r/min下均質(zhì)1 min，將此乳濁液倒入100 mL量筒中開始計時，至水相分出10 mL時記錄分出時間，分水時間越長乳化力則越強。

1.3.2 表面活性

用去離子水配制質(zhì)量分數(shù)為0.5%的不同質(zhì)量比的復配表面活性劑溶液，在25℃條件下，采用K100全自動表面張力儀以鉑金板法進行測定，得到各復配體系溶液的表面張力，表面張力越低，表面活性越高。

1.3.3 泡沫性能

用150 mg/kg的硬水配制質(zhì)量分數(shù)為0.02%的不同質(zhì)量比的復配表面活性劑溶液，然后用動態(tài)泡沫儀測定起泡及穩(wěn)泡性能。動態(tài)泡沫儀參數(shù)：溫度25℃；溶液進樣量250 mL；攪拌次數(shù)40次；攪拌時間10 s/次；轉(zhuǎn)速1000 r/min；穩(wěn)泡時間12 min。

1.3.4 潤濕性能

采用GB/T 11983－2008 方法測定潤濕性能。用去離子水配制質(zhì)量分數(shù)為0.2%的不同質(zhì)量比的復配表面活性劑溶液，在25℃條件下測試樣品，采用帆布沉降法測定不同復配體系的潤濕力，每個樣品測定5次，去掉最大值與最小值取平均值，潤濕時間越短，潤濕力越高。

2 結(jié)果與討論

2.1 乳化性能

對MZL、SLA、APG、AES 4種表面活性劑對大豆油的乳化性能進行測試，結(jié)果表明，4種分水時間由大到小排序為：APG＞MZL＞SLA＞AES，MZL分水時間遠大于SLA和AES，具有良好的乳化性能。MZL 、SLA、APG、AES的4種表面活性劑的乳化性能見表1。

表1 乳化性能

2.2 表面活性

圖1 MZL與SLA復配體系的表面張力

圖2 MZL與APG復配體系的表面張力

圖3 MZL與AES復配體系的表面張力

通過表面張力儀測定不同復配體系的表面張力，實驗結(jié)果如圖1～3所示。從圖中可看出，4種表面活性劑中， MZL的表面張力最小，表面活性優(yōu)于其他3種表面活性劑。MZL與AES復配能明顯降低AES的表面張力，且復配體系的表面張力隨著MZL加入量的增加呈下降趨勢。MZL與SLA、APG復配，隨著MZL比例增加復配體系表面張力降低，特別在比例為2:3和3:2時，復配體系表面張力相近，說明復配體系中MZL和SLA、APG表現(xiàn)出良好的協(xié)同增效作用，主要是由于MZL帶正電的基團分別和SLA、APG帶負電的基團發(fā)生相互作用，使得極性基團的靜電排斥力減弱，界面上分子排列得更加緊密，提高了吸附層上烷基鏈的密度，從而使表面張力極大降低[5]。

2.3 泡沫性能

通過動態(tài)泡沫儀測定不同復配體系的泡沫性能，其發(fā)泡性能如圖4、5、6所示，其穩(wěn)泡性能如圖7、8、9所示，結(jié)果表明，4種表面活性劑發(fā)泡性由高到低排序為：AES＞MZL＞APG＞SLA；在MZL和SLA復配體系中，在質(zhì)量比為4∶1時，MZL和SLA在起泡和穩(wěn)泡方面都表現(xiàn)出最佳的協(xié)同效應； MZL、SLA、APG、AES及復配體系的泡沫高度在10 min內(nèi)均沒有明顯下降，均具有良好的泡沫穩(wěn)定性。

圖4 MZL與SLA復配體系的發(fā)泡性能

圖5 MZL與APG復配體系的發(fā)泡性能

圖6 MZL與AES復配體系的發(fā)泡性能

圖7 MZL與SLA復配體系的穩(wěn)泡性能

圖8 MZL與APG復配體系的穩(wěn)泡性能

圖9 MZL與AES復配體系的穩(wěn)泡性能

2.4 潤濕性能

利用帆布沉降法在25℃下測定不同復配體系的潤濕性能，其結(jié)果如圖10～圖12。結(jié)果顯示，MZL的潤濕效果較差，4種表面活性劑潤濕力由大到小排序為：SLA＞APG＞AES＞MZL；MZL分別與 SLA 、AES、APG復配之后 ，MZL的潤濕性能得到了明顯改善，潤濕時間顯著縮短。

圖10 MZL與SLA復配體系的潤濕性能

圖11 MZL與APG復配體系的潤濕性能

圖12 MZL與AES復配體系的潤濕性能

3 結(jié)論

（1）4種表面活性劑乳化力由大到小排序為：APG＞MZL＞SLA＞AES，MZL的分水時間遠大于SLA和AES，具有良好的乳化性能。

（2）MZL的表面張力最低，表面活性優(yōu)于其他3種表面活性劑，MZL與AES復配能明顯降低AES的表面張力。MZL分別與SLA、APG復配，比例為2:3和3:2時，復配體系表面張力相近，說明MZL分別與SLA、APG復配體系表現(xiàn)出良好的協(xié)同增效作用。

（3）4種表面活性劑發(fā)泡性由高到低排序為：AES＞MZL＞APG＞SLA；在MZL和SLA復配體系中，在質(zhì)量比為4∶1時，MZL和SLA配方起泡和穩(wěn)泡方面都表現(xiàn)出最佳的協(xié)同效應；MZL、SLA、APG、AES及復配體系均具有良好的泡沫穩(wěn)定性。

（4）MZL的潤濕效果較差，4種表面活性劑潤濕力由大到小排序為：SLA＞APG＞AES＞MZL；MZL與 SLA 、AES、APG復配之后，單體MZL的潤濕性能得到了明顯改善，潤濕時間顯著縮短，與SLA復配體系的潤濕效果最好。