碳链长度对阴阳离子表面活性剂体系性质的影响

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1、碳链长度对阴阳离子表面活性剂体系性质的影响作者：刘纲勇,王军关键词：阴离子/阳离子表面活性剂,吸附,相互作用参数,性质摘要：    研究了N-烷基-N,N,N-三羟乙基氯化铵CnNE(其中n为10,12,16)与十二烷基聚氧乙烯(3)硫酸钠AES混合体系的临界胶束浓度､混合胶束和混合单分子层的组成及相互作用参数(βs和βm)和沉淀浓度等性能。结果表明,对于阴阳离子表面活性剂体系,对于任何混合比,单一组分产生的偏表面压高者优先吸附。文章还总结和发现了碳链长度､相互作用参数､混合cmc和沉淀浓度等之间的相关性。内容：    混合阴阳离子表面活性剂(SAA)的活性比单一

2、组分的表面活性高得多。过去对阴阳离子SAA体系作过广泛研究,先是研究同碳链长度体系,后研究不同链长的但等摩尔比的体系。最近研究不同链长不等摩尔比的体系。但针对碳链长度对混合体系影响的系统研究不多。丁惠君等研究表明,阳离子SAAN原子上引入羟乙基可增加阴阳离子混合体系的水溶解性。1实验1.1试剂(1)C10NE､C12NE和C16NE以C12H25N(CH2CH2OH)2和HOCH2CH2Cl(1∶1)为原料,以乙醇为溶剂加热回流,用乙醚-乙醇混合溶液(体积比1∶1)重结晶。以同样的方法可制得C10NE和C16NE。用四苯硼钠法测季铵盐含量见表1。(2)醇醚硫酸盐A

3、ES:吉利达公司提供,疏水基为C12-14,EO平均数为3,纯度为98.7%。其中γ-logc曲线显示有最低点现象,不过引起最低点的杂质并不影响阴阳离子混合体系的表面张力。(3)蒸馏水:由碱性高猛酸钾处理过的去离子水蒸馏而得,测其表面张力γ0=72.0mN·m-1。1.2实验方法(1)滴体积法测定溶液的表面张力,实验温度控制在25℃±01℃,在25℃测定不同摩尔分数不同浓度的CnNE-AES三个体系的张力,它们的γ-logc图分别见图1､2和3。(2)表面张力法测定临界胶束浓度(cmc),由γ-logc曲线和拐点求cmc和γcmc。(3)用目测和紫外线吸收相结合的

4、方法确定混浊边界,由470nm波长测定不同浓度的混合物的表观吸光度,为使沉淀或凝聚充分达到平衡,混合物溶解在室温下静置4天后测定。2结果与讨论2.1混合胶束及混合单分子层的组成基于正规溶液理论,混合胶束的组成,混合胶束的活度系数和相互作用参数(βm)可通过下列方程求出。αcmc12=x1mf1mc1m(1)(1-α)cmc12=(1-x1m)f2mc2m(2)(3)(4)(5)(6)其中α为SAA1在体相中的摩尔分数;f1m和f2m分别为混合胶束中SAA1和2的活度系数;x1m和x2m分别为SAA1和2的在混合胶束中的摩尔分数;cmc12是混合体系的cmc。cmc

5、01和cmc02分别为单一SAA1和2在相同条件下的cmc,在这里SAA1表示CnNE,SAA2表示AES。从实验测得的cmc01､cmc02和至少一个cmc12,即可从(4)求得βm及f1m和f2m,即可用(7)计算出混合体系的cmc。(7)对混合单分子层组成和相互作用参数(βs),可用下列方程计算:(8)(9)其中,x1m､x2m分别为SAA在混合单分子层中的摩尔分数,c01､c02及c12为产生一定表面张力需要的单一SAA1和2及混合物的体相浓度。通常,当单个阴阳离子SAA的cmc相同时,溶液中的胶束具有等摩尔的组成,而cmc不同时,等摩尔混合体系中(α=0

6、.5)cmc较小的组分在混合胶束中具有较大的摩尔分数。由表7可看出,对于cmc,四种SAA由小到大的顺序为:C16NE

7、,对于CnNE-AES体系,当α为任意值,随n的增大,CnNE在混合单分子层中的摩尔分数增大;当n为任意值,随α的增大,CnNE在混合单分子层中的摩尔分数也增大。这是由于随CnNE摩尔分数α的增加,偏表面压升高,变得更易吸附,而同时AES相对浓度减小,偏表面压降低,变得更难吸附。2.2混合单分子层和混合胶束相互作用参数表4和表5可以看出,CnNE-AES三个二元体系的相互作用系数βs和βm都在-16.0～-21.4之间,说明这三个体系都有较强的相互作用。表4和表5表明,随着CnNE的碳链的变化,混合单分子层的相互作用参数和混合胶束相互作用参数的绝对值大小顺序都为C

8、12NE-