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脂肪醇醚琥珀酸酯鹽表面張力、接觸角及應(yīng)用性能——摘要、實(shí)驗(yàn)部分
來源:日用化學(xué)工業(yè) 瀏覽 456 次 發(fā)布時(shí)間:2025-08-12
摘要
研究了不同環(huán)氧乙烷(EO)數(shù)的新型脂肪醇醚琥珀酸酯鹽表面活性劑(AEnCE-Na,n=3,5,7,9)的平衡表面張力、動態(tài)表面張力、接觸角,及包括潤濕性、乳化性、泡沫性和去污性在內(nèi)的應(yīng)用性能。結(jié)果表明:AE3CE-Na不僅在表面活性方面降低表面張力的效率和能力最強(qiáng),而且在石蠟?zāi)ど系臐櫇裥砸沧詈谩2煌珽O加合數(shù)的AEnCE-Na整體的擴(kuò)散速率均較快。在應(yīng)用性能方面,AE3CE-Na的潤濕性、乳化性(包括液體石蠟和大豆油)和發(fā)泡性最佳,AE9CE-Na的去污性和穩(wěn)泡性最佳。
表面活性劑是一類應(yīng)用廣泛的有機(jī)化合物,極少的用量就能顯著提高溶液的性能,因此,表面活性劑的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)和理論意義。其中,陰離子和非離子型表面活性劑的用量最多且應(yīng)用最為廣泛,它們具有優(yōu)異的去污性、水溶性、耐熱性、耐鹽性及制備成本低和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。然而,傳統(tǒng)的表面活性劑分子通常只包含一個(gè)親水頭基和一個(gè)疏水尾鏈,很難同時(shí)具有陰離子和非離子表面活性劑的特性。值得一提的是,脂肪醇醚琥珀酸酯鹽(AEnCE-Na,n=3,5,7,9)是一種新型的表面活性劑,結(jié)構(gòu)通式如圖1所示。結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),因此,可以推斷AEnCE-Na具有許多優(yōu)異的性能:1)一個(gè)分子中同時(shí)存在兩個(gè)親水基團(tuán)(EO鏈和陰離子頭基)和一個(gè)疏水基團(tuán)(烷基碳鏈),使其具有優(yōu)異的表面活性、乳化性和發(fā)泡性;2)分子中的酯基在水解后可形成具有優(yōu)異生物降解性的非離子表面活性劑和鹽,因此,該類表面活性劑安全且環(huán)保,符合當(dāng)代“綠色化”的發(fā)展理念;3)直鏈表面活性劑比支鏈表面活性劑具有更好的自降解能力。然而,目前對于脂肪醇醚琥珀酸酯鹽表面活性劑的研究甚少。
圖1 AEnCE-Na的結(jié)構(gòu)通式
本文研究了不同EO加合數(shù)的脂肪醇醚琥珀酸酯鹽表面活性劑(AEnCE-Na,n=3,5,7,9)的表面活性、接觸角及包括潤濕、乳化、泡沫和去污在內(nèi)的應(yīng)用性能,為AEnCE-Na的實(shí)際應(yīng)用奠定一定的基礎(chǔ)。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1試劑與儀器
系列脂肪醇醚琥珀酸酯鹽,包括AE3CE-Na($bar{M}$=449)、AE5CE-Na($bar{M}$=526)、AE7CE-Na($bar{M}$=657)及AE9CE-Na($bar{M}$=718),工業(yè)級,中國日用化學(xué)研究院有限公司;標(biāo)準(zhǔn)圓形帆布片,上海紡織工業(yè)技術(shù)監(jiān)督所;“金龍魚”大豆油,食用級,益海嘉里集團(tuán);液體石蠟,AR,天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司;標(biāo)準(zhǔn)圓形污布,中國日用化學(xué)研究院有限公司。
表面張力儀,芬蘭Kibron公司;MBM-RI改進(jìn)羅氏泡沫儀,中國日用化學(xué)研究院有限公司;BP100泡壓法表面張力儀,德國KRüSS公司;DSA255滴形分析儀,德國KRüSS公司;WSD-Ⅲ型白度儀,北京康光光學(xué)儀器有限公司;RHLQ-Ⅲ型立式去污機(jī),中國日用化學(xué)研究院有限公司。
1.2分析測試方法
1.2.1平衡表面張力
為了保證表面活性劑溶液的穩(wěn)定性和均一性,預(yù)先配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的pH=7的AEnCE-Na(n=3,5,7,9)母液,每個(gè)待測樣品需預(yù)先制備并至少放置12 h。然后再用K12平衡表面張力儀的Wilhelmy板法在25℃測定不同樣品在不同濃度時(shí)的表面張力(γ),在測試過程中,加入的水為超純水(R=18.25 MΩ·cm),近似認(rèn)為溶液的pH始終為7。在正式測樣前,用超純水校準(zhǔn)表面張力儀直到水的表面張力為γ=(72.0±0.5)mN/m。每個(gè)樣品重復(fù)測量3次,取平均值作為最終的結(jié)果。
1.2.2動態(tài)表面張力
用最大泡壓法在(25±0.2)℃測試不同樣品的表面張力隨時(shí)間的變化關(guān)系,其中測試的有效表面年齡區(qū)間為0.01~250 s。待測樣品至少在室溫下穩(wěn)定12 h,并在恒溫槽中穩(wěn)定5 min。
1.2.3接觸角
在(25±0.2)℃時(shí)用滴形分析儀測試不同樣品在石蠟?zāi)ど系慕佑|角。每個(gè)樣品重復(fù)測量3次取平均值作為最終的測量結(jié)果。
1.2.4潤濕性
用帆布沉降法測定帆布片從完全浸入2 g/L的表面活性劑溶液到開始下沉的時(shí)間,該時(shí)間即為潤濕時(shí)間。每次測量重復(fù)3次,取平均值作為該條件下樣品的潤濕時(shí)間。帆布片的潤濕時(shí)間越短,說明該表面活性劑的潤濕性越好。
1.2.5乳化性
將40 mL 2 g/L的待測表面活性劑溶液與等體積的大豆油或液體石蠟倒入100 mL的具塞量筒中,每靜置1 min搖動1次,每次搖動五下,第5次搖動結(jié)束后開始計(jì)時(shí),記錄下層分出10 mL水所用的時(shí)間,該時(shí)間稱為破乳時(shí)間。每個(gè)樣品重復(fù)測量3次,取平均值作為最終的破乳時(shí)間,該時(shí)間越長,說明樣品的乳化能力越強(qiáng)。
1.2.6泡沫性
用改進(jìn)的Ross-Mile法測定2 g/L樣品的泡沫性能。實(shí)驗(yàn)前,先將待測溶液以及相關(guān)的測試儀器都預(yù)熱至50℃,并用待測溶液潤洗相關(guān)的器具,然后先在泡沫儀底部注入50 mL的溶液,再將另外500 mL溶液從儀器上部垂直注入,當(dāng)溶液被完全注入時(shí)開始計(jì)時(shí),記錄樣品在30 s和3 min時(shí)的泡沫體積(V30 s和V3 min)。其中,用V30 s和V3 min/V30 s分別表示樣品的發(fā)泡和穩(wěn)泡能力,當(dāng)V30 s和V3 min/V30 s的值越大時(shí),分別說明樣品的發(fā)泡及穩(wěn)泡能力越強(qiáng)。
1.2.7去污性
先用白度儀測試JB-01(炭黑污布)、JB-02(蛋白污布)和JB-03(皮脂污布)的白度值,然后將污布在表面活性劑溶液質(zhì)量濃度為2 g/L,水的硬度為250 mg/kg,轉(zhuǎn)速為120 r/min,洗滌溫度為30℃的條件下洗滌20 min。待洗凈的污布在自然條件下晾干后,再用白度儀測試每塊污布的白度值。最后,將每塊污布在洗滌前后的白度值作差,差值越大,說明該表面活性劑樣品的去污能力越強(qiáng)。每次測量重復(fù)3次,取平均值作為最終的結(jié)果。





