表面活性剂的协同效应

阳离子-两性离子、非离子-两性离子表面活性剂的协同效应及NaCl对其影响研究•作者：胡瑜,郑伟,杨亚玲,崔邶周,胡礼鸣
概述：
•本文研究了十八烷基三甲基氯化铵(1831)阳离子表面活性剂和十二烷基聚葡萄糖苷(APG)非离子表面活性剂分别与十二烷基二甲基氧化胺(OB-2)两性表面活性剂复配的协同增效作用，实验表明，当"(1831)：n(08．2)=1：3、1,／(APG)：丹(OB-2)--2-1时，复配体系的协同效应最明、显；并研究了NaCl对其表面活性的影响，当NaCl的含量分别为0．2％$qJ 0．4％时复配体系的表面张力降至最低。

•内容：
•表面活性剂在工业、日常生活中应用非常广泛，品种繁多，结构复杂多样。

研究二元表面活性剂体系在水溶液中的复配规律，对于表面活性剂在工业上的应用具有指导意义[1、2]目前，对阴离-阳离子表面活性剂复配体系，阴离子．非离子复配表面活性剂复配体系以及阴离子．两性离子表面活性剂复配体系在水溶液中的复配规律已有较多报道[3、4、5]，但有关阳离子．两性离子、非离子-两性离子表面活性复配规律报道甚少。

本文主要通过测量复配体系的表面张力侧重研究比较了阳离子．两性离子、非离子-两性离子表面活性复配的协同增效作用及其NaCl对其表面活性的影响。

1实验部分
1．1试剂与仪器
十八烷基三甲基氯化铵(1831)、十二烷基聚葡萄糖苷(APG)、十二烷基二甲基氧化胺(OB-2)均为工业品，NaCl为分析纯。

恒温水浴锅(天津市中环实验电炉有限公司)；DJ．1型增力电力搅拌器(rE苏大地自动化仪器厂)；KRUSS表面张力仪(德国)。

1．2实验方法；
保持溶液中的表面活性剂浓度不变，改变l831与OB-2、APG与OB-2摩尔比测量其表面张力．找到表面张力的最低值的摩尔比即最佳复配体系。

配制不同浓度的最佳复配体系的溶液，测量其表面张力r(Mn/m)，并以lg(c／mol.l-1)．7(mN／m)作图，通过图象的折点求出复配体系的临界胶束浓度(CNC值)，并加入不同浓度的NaCl溶液测量表面张力。

由Gibbs公式1=1／2．303RT×dr／dlgc求出气／液表面最大吸附量F
max
，通过
A min =(1/rmaxN
A
) ×1014求出吸附分子的最小截面积Amin(式中：R为气体常数；T为热力学温
度；rmax为气／液表面最大吸附量，Amin为吸附分子的最小截面积；NA为阿伏加德罗常数)[6]。

整个实验均在298K下进行。

2结果与讨论
2．1复配体系的最佳摩尔比
固定溶液中的表面活性剂的总浓度不变，改变复配体系的摩尔比例测量其表面张力，结果见图l。

从图l可以看出，当l831：OB-2=1：3、APG：OB-2=2：l时，复配体系的表面张力最小即协同效应最明显，因此本实验的两种表面活性剂复配体系选此配比。

图l l83 I／OB．2和APG／OB．2复配体系的表面张力
Fig．1 The surface tension of l831／OB-2and APG／OB-2 complex system．
◆APG／OB.2复配体系■1831／OB-2复配体系
2．2复配体系的表面化学性质
临界胶柬浓度(CMC)和临界胶束浓度时的表面张力(YcMc)是衡量表面活性剂溶液界面活性的主要参数。

在298K下，分别测定l831／OB-2、APG／OB-2最佳配比时复配体系的lg(c ／mol l.1)-T(mN／m)曲线以及它们单独时的lgc-r，曲线，从而确定CMC和r
CMC
值，结果见图2。

根据图2，表l列出了复配体系和单独表面活性剂在298K时的CMC、r
CMC 、C
20
(降低20mN
／m水表面张力所需的表面活性剂总浓度)、Fmax、Amin。

从表l看出
◆APG／OB-2复配体系；▲l83I／OB．2复配体系；◇l831；GOB一2；AAPG
图2表面活性剂Ig(c／molr-l)一T(mN／m)
Fig.2 The Ig(c／mol l-1)一T(mN／m)fig of surfactant
复配体系的CIVIC、r
CMC 、C
20
、Fmax、A
mim
均小于单独的表面活性剂，从而也说明了表面
活性剂复配后表面活性增强，具有协同效应。

APG／OB-2复配体系的r
cMc
小于l831／OB-2复
配体系，所以．它的r
max
大予l831／OB-2复配体系、Amin小于l831／OB-2复配体系，说明
溶液中形成胶团的含量前者多，表面活性要强于后者。

而两者的C
20
相差不大，均比单独的表面活性剂小，说明两种复配体系的降低水溶液表面张力的效率相当均高于单独体系。

表l 298K时体系水溶液的表面活性参数
体系CMC(tool.L-1) r
cMc (mN.m-1) C20(mol.L-1) r
max
(umol.L-1) Amin(nm2)
1831/OB-2 7.2×10-529.97 4.12×10-5 4.58 0.363 APG-OB-2 8×10-528.15 4.16×10-57.16 0.232
1831 9.42×10-540.20 1.62×10-4 3.39 0.490
OB-2 1.43×10-433.00 1.01×10-4 3.83 0.434
APG 1.30×10-431.95 7.37×10-4 3.28 0.506
2．3 NaCl对爱面活性剂夏配体系的影响
在两种复配体系中加入不同浓度的NaCl溶液，测量表面张力。

结果见图3。

图3说明NaCl的加入降低了溶液的表面张力，提高了溶液的表面活性。

对于离子型表面活性剂而言，在其溶液中加入与表面活性剂反离子相同的无机盐时，表面活性得到提高，即CMC和rcMc 降低[7]．本文在APG／OB-2复配体系和1831／OB-2复配体系中加入NaCl，结果当NaCl含量为0．2％、0．4％时，APG／OB-2复配体系和1831／OB-2复配体系的表面张力降至最低。

虽然反离子不同，表面张力仍然降低．其主要原因是一方面NaCl作为一种强电解质，改变了溶液的离子强度而改变了活性离子的活度使得吸附物的活度的改变；另一方面Na+易与表面活性离子结合，减少了表面活性离子在吸附层中的静电排斥，使吸附分子结构更紧密、表面吸附量增加所致[8~10]。

◆APG／OB-2复配体系；11831／OB-2复配体系
图3 NaCl对1831／OB-2和APG／OB-2复配体系的影响
Fig．3 The effect ofNaCl concentration on l831／OB-2 amd APG／OB-2 complex system 3结论
(1)1831／OB-2复配体系的摩尔比为1：3，APG／OB-2复羁己体系的摩尔比为2：l时，
表面张力降低最天，产生协同效应最强较单一表面活性剂体系有显著优异的表面性能。

(2)两种复配体系都具有降低表面张力效率的协同效应，APG／OB．2复配体系的协同效
应强于1831／OB-2复配体系，降低水溶液表面张力的效率相当。

(3)向复配体系中加入NaCl，在一定的范围内可以使得CMC、rcMc下降，表面活性增强。