非離子表面活性劑aeo9濁點的影響因素

非離子表面活性劑aeo9濁點的影響因素

1添加劑的作用機理當非離子表面活性劑的溶液加熱到一定溫度下時，它們會變成渾濁的溫度，稱為濁點（cp）。濁點是非離子表面活性劑分子結(jié)構(gòu)的一種特征屬性,各種類型的添加劑都會對濁點產(chǎn)生影響,因此研究各類添加劑對非離子表面活性劑濁點的作用機理和影響程度對于非離子表面活性劑的實際應用具有重要意義。關于不同類型的添加劑對非離子表面活性劑濁點影響的研究已有較多文獻報道[1~4]。但此前的研究對于所選定的添加劑而言通常只在很有限的濃度范圍內(nèi)進行,而關于添加劑的濃度對非離子表面活性劑濁點影響的研究則非常少,因此就難以在添加劑的作用機理方面以及在添加劑與非離子表面活性劑的混合體系中不同添加劑的相對影響程度方面形成一個較為全面的認識。本文考察了三種不同類型的添加劑在不同濃度下對非離子表面活性劑AEO9(十二烷醇聚氧乙烯醚,氧乙烯加成度約為9)濁點的影響,通過在較寬泛濃度范圍內(nèi)添加劑對AEO9濁點的影響數(shù)據(jù)進一步考察了不同類型添加劑的作用機理。本文所研究的添加劑類型主要包括三種商業(yè)上的常用類型:離子型表面活性劑、電解質(zhì)和增溶物。2試劑的種類實驗所用的AEO9由浙江皇馬化工集團提供。十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、十二烷基硫酸鈉(SDS)、對甲苯磺酸鈉(STS)、溴化十六碳烷基三甲銨(CTAB)、硫酸鈉(Na2SO4)、氯化鈉(NaCl)以及碘化鈉(NaI)均為分析純試劑。各種添加劑與AEO9的1%(wt)的水溶液配成不同濃度的混合溶液體系,并根據(jù)GB/T5559的檢測方法通過加熱-冷卻實驗采用精密溫度計測得該溶液相應的濁點。3增溶物類添加劑對aeo9濁點的影響各類添加劑在不同濃度下對AEO9的濁點的影響示于圖1。從圖1可知,陰離子表面活性劑SDBS在極低的濃度下就可使AEO9的濁點升高,這是因為SDBS的單體分子能夠插入到非離子表面活性劑AEO9分子所形成的膠束中去進而改變膠束表面層的電荷分布,從而導致膠束間的靜電斥力增大,膠束的穩(wěn)定性得以增加,體系的濁點升高。通過在不同濃度下SDBS對AEO9濁點的影響數(shù)據(jù)還可以看出,隨著SDBS濃度的逐漸增加,體系濁點變化曲線的斜率明顯的迅速增大。這是由于在膠束的形成動力學過程中(不斷地形成-離散的過程),陰離子表面活性劑單體分子較難插入到非離子表面活性劑分子所形成的膠束中去,而隨著陰離子表面活性劑濃度的升高,這個過程逐漸變得容易起來。所以,當陰離子表面活性劑濃度很低時,帶有電荷的陰離子表面活性劑單體分子在溶液中呈游離狀態(tài),此時只產(chǎn)生輕微的濁點升高效應;而當陰離子表面活性劑的濃度升高到大約0.1mmol?L-1時,也即開始形成混合膠束時,就可產(chǎn)生更大的濁點升高效應;而當陰離子表面活性劑的濃度進一步上升時,它們可以形成自身的膠束聚合體,從而產(chǎn)生了濁點的急劇升高。由于這種濁點升高效應的機理是基于同性電荷對膠束表面的修飾,與電荷的種類無關,因此陽離子表面活性劑CTAB對AEO9的濁點影響與陰離子表面活性劑具有相同的趨勢。從圖1還可以看出,增溶物類添加劑對甲苯磺酸鈉STS對AEO9的濁點的影響類似于SDBS,在較低濃度下即可使AEO9的濁點升高,但升高效應比陰離子表面活性劑SDBS要小很多。而對于無機鹽電解質(zhì)來說,鹽溶型的電解質(zhì)NaCl在濃度很低的情形下并不對AEO9的濁點產(chǎn)生影響,直到體系中NaCl的濃度達到較高的濃度(大約14mmol?L-1),在此濃度之上AEO9的濁點隨著NaCl濃度的增加線性下降。這表明無機鹽電解質(zhì)類添加劑對非離子表面活性劑濁點的影響存在一個最低臨界濃度。通常認為無機鹽電解質(zhì)通過對整個混合體系的本體介質(zhì)水結(jié)構(gòu)的性質(zhì)進行影響從而對非離子表面活性劑的濁點行為產(chǎn)生影響,而離子型表面活性劑和增溶物類添加劑則通過對混合體系中膠束聚合體的直接影響從而改變體系的濁點。上面所描述的無機鹽電解質(zhì)類添加劑對非離子表面活性劑濁點的影響存在最低臨界濃度的事實可以通過包含更多電解質(zhì)種類的實驗獲得證實。圖2中描述了三種不同的電解質(zhì)在不同濃度下對AEO9濁點的影響,其中Na2SO4和NaCl屬于鹽溶型的電解質(zhì),而NaI屬于鹽析型的電解質(zhì)。三種電解質(zhì)都表現(xiàn)出具有最低臨界濃度,在此濃度之上方能對AEO9的濁點產(chǎn)生影響。在各自相應的最低臨界濃度之上,兩種鹽溶型的電解質(zhì)使得AEO9的濁點下降,而鹽析型的電解質(zhì)NaI則使得AEO9的濁點升高,且在三種情形下,隨著電解質(zhì)濃度的增加,AEO9濁點的改變基本接近于線性關系。容易注意到,圖2中所使用的三種電解質(zhì)都包含共同的陽離子(Na+),因此它們對AEO9濁點的影響效應的區(qū)別主要來自于相應陰離子的不同。一般而言,這種對水結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的效應與水合離子半徑有關,而水合離子半徑可通過Hoefmeister感膠離子數(shù)來表征,其中,SO42-、Cl-和I-的感膠離子數(shù)分別為2、10和12。本文將三種無機鹽電解質(zhì)的最低臨界濃度與相應陰離子的感膠離子數(shù)進行關聯(lián),所得圖形示于圖3,將三種無機鹽電解質(zhì)對AEO9濁點的影響效應與相應陰離子的感膠離子數(shù)進行關聯(lián),所得圖形示于圖4,其中圖4中給出的是任意選擇的0.4mol?L-1電解質(zhì)濃度情形下的AEO9的濁點改變數(shù)據(jù)。由圖3和圖4可見,不同電解質(zhì)的最低臨界濃度隨著陰離子的感膠離子數(shù)的增大而線性增加,而不同電解質(zhì)對AEO9的濁點的改變程度則隨著陰離子的感膠離子數(shù)的增大線性下降,綜合以上分析,可以推論出包含具有較大感膠離子數(shù)的陰離子的電解質(zhì)對非離子表面活性劑的濁點具有較小的影響。為了進一步地描述離子型表面活性劑在其臨界膠束濃度附近對AEO9濁點的影響,本文通過在離子型表面活性劑和AEO9的混合溶液中加入無機鹽Na2SO4從而制備得到含5%(wt)或2%(wt)無機鹽電解質(zhì)的混合溶液,這樣就可以確保在添加劑的全部濃度范圍內(nèi)AEO9的濁點曲線得以下降,使得在離子型表面活性劑添加的濃度較高時混合溶液中AEO9的濁點仍能處于可測量的100℃以下。本文采用上述實驗手段得到了在較低溫度范圍內(nèi)離子型表面活性劑(SDS,CTAB和SDBS)以及增溶物(STS)在臨界膠束濃度附近的實驗數(shù)據(jù),示于圖5。從圖5容易注意到,AEO9的濁點隨著SDS,CTAB和SDBS的濃度的增加而逐漸升高,并且在它們各自相應的臨界膠束濃度(CTAB的臨界膠束濃度大約為0.92mmol?L-1,SDBS的臨界膠束濃度大約為1.48mmol?L-1,SDS的臨界膠束濃度大約為8.6mmol?L-1)附近發(fā)生突躍。對于增溶物STS而言,雖然它本身并不是表面活性劑,但它也會在溶液中發(fā)生自聚集并在較高的濃度上產(chǎn)生膠束化,有報道表明STS的臨界膠束濃度大約在400mmol?L-1左右。從圖1和圖5可知,隨著STS濃度的增大,AEO9的濁點也會逐漸增加,但升高程度遠低于離子型表面活性劑的影響,并當濃度在大約300到400mmol?L-1時出現(xiàn)迅速增加。這個實驗事實也從證實了上述離子型表面活性劑和增溶物對AEO9的濁點具有相似作用機理的看法,只是離子型表面活性劑的影響效應強得多罷了。上述實驗研究將通過對更多實驗體系的考察進一步深入進行。4無機鹽電解質(zhì)對產(chǎn)品體系的濁點影響-復配體系表面活性物質(zhì)的臨界濃度是利用不應成為情況(1)表面活性物質(zhì)的單體分子能夠插入到AEO9分子所形成的膠束中去進而改變膠束表面層的電荷分布,從而導致膠束間的靜電斥力增大,膠束的穩(wěn)定性得以增加,體系的濁點升高。因此表面活性物質(zhì)在極低的濃度下就可使AEO9的濁點升高,當添加劑濃度達到表面活性物質(zhì)的臨界