α–长链烷基甜菜碱应用性能研究

α–长链烷基甜菜碱应用性能研究

狄永红，王泽云

（南风化工集团股份有限公司山西运城044000）

摘要：研究了新型两性表面活性剂α–长链烷基甜菜碱（C10、C12）的应用性能，并与目前常用两性表面活性十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12）进行了对比。结果表明，α-癸基基甜菜碱KP点与BS-12相当，泡沫性能优于BS-12，润湿力、去污力低于BS-12；α-十二烷基甜菜碱的泡沫性能、润湿力、去污力均优于BS-12。

关键词：α–长链烷基甜菜碱；BS-12；应用性能

α–长链烷基甜菜碱是采用α–长链氯代脂肪酸与短链叔胺反应合成的一种新型两性表面活性剂，因其与传统两性表面活性剂相比性能相近，但具有成本方面的突出优势，因而受到众多研究者的关注[1,2]。本课题前期的工作研究了α–长链烷基甜菜碱的合成工艺条件及部分理化性质[3,4]。本文在前期研究的基础上以目前洗涤产品中常用的两性表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12）为对照，研究了疏水基碳链为C10和C12的α–长链烷基甜菜碱的KP点、泡沫力、润湿力和去污力等洗涤作用方面比较重要的性能。

由于α–长链烷基甜菜碱在分子结构上与普通长链烷基甜菜碱BS-12有一定区别，即疏水基团与亲水基团的空间位置有所不同，因而可能导致其产品性能的变化。图1为α–长链烷基甜菜碱和BS-12的分子结构。

BS-12 α–长链烷基甜菜碱

图1 α–长链烷基甜菜碱和BS-12的分子结构

Fig.1 Molecular structures of α-long alkylchain betaine and BS-12

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

α-癸基甜菜碱，28%，实验室自制；α-十二烷基甜菜碱，28%，实验室自制；BS-12，30%，上海经纬化工有限公司； 202号纯棉帆布，上海染料公司；标准污布，中国日用化学工业研究院。WSD-3U全自动荧光白度仪，RHLQ-III立式去污机，罗氏泡沫仪，恒温水浴。

1.2 分析检测

⑴泡沫力的测定

泡沫力参照GB/T 13173.6-91《洗涤剂发泡力的测定(Ross-Miles法)》方法及GB/T《7462-1994 改进Ross-Miles法》进行测定。

⑵润湿力的测定

润湿力参照GB 5557-85《表面活性剂纺织助剂渗透力测定法润湿法》方法进行测定。

⑶去污力的测定

去污力参照GB/T 13174-2003《衣料用洗涤剂去污力及抗污渍再沉积能力的测定》进行测定。

2 结果与讨论

2.1 KP 点

Kraft point(KP点)是衡量表面活性剂水溶性的一个重要指标，对其各方面应用性能有非常重要的影响。将α-长链烷基甜菜碱和BS-12分别配成1.0%水溶液，用浊度法测定其KP点。实验结果见表1。由表中数据可见，α-癸基甜菜碱和BS-12的KP点小于0℃，α-十二烷基甜菜碱的KP点为5.5℃。说明疏水基碳链低于十二的α-长链烷基甜菜碱与BS-12一样具有优良的低温溶解性，适合应用于在常温条件下储存和使用的各类洗涤产品中。

表1 α-长链烷基甜菜碱和BS-12的KP点

Tab.1 Kraft point of α-long alkylchain betaine and BS-12

种类α-decylbetaine α-Lauryl betaine BS-12

KP,℃< 0 5.5 < 0

2.2泡沫性能

使用改进罗氏泡沫仪对α-癸基甜菜碱、α-十二烷基甜菜碱和BS-12的泡沫性能进行了测定，实验结果见表2。由表2数据可以看出，α-癸基甜菜碱的发泡性能低于BS-12，稳泡性能接近，说明α-癸基甜菜碱相比BS-12由于疏水碳链较短，发泡性能略差；α-十二烷基甜菜碱和BS-12的发泡能力基本相当，但随着时间的延长，BS-12泡沫下降较快，而α-十二烷基甜菜碱的泡沫下降较少，说明在疏水碳链长度相同的条件下α-长链甜菜碱的稳泡性能优于BS-12。

表2 α-长链甜菜碱和BS-12的泡沫性能

Tab. 2 Foam capability of α-long alkylchain betaine and BS-12泡沫性能/mL 1分50秒4分50秒6分50秒

α-癸基甜菜碱280 220 160

α-十二烷基甜菜碱305 280 260 BS-12 300 215 155

2.3润湿力

使用帆布沉降法分别对α-癸基甜菜碱、α-十二烷基甜菜碱和BS-12的润湿性能做了测试，共进行了四个浓度梯度的实验。表3中数据分别为实验用帆布在三种产品不同浓度溶液中的沉降时间。实验结果显示，在相同活性物浓度的条件下，以0.75g/L的活性物浓度水平为例，BS-12的帆布沉降时间为73秒，远低于α-癸基甜菜碱的240秒，但高于α-十二烷基甜菜碱的10秒。其它浓度梯度的实验结果规律与此相同。说明BS-12的润湿性能优于α-癸基甜菜碱，但不如α-十二烷基甜菜碱。造成产品润湿性能差别的主要原因是因为α-癸基甜菜碱的疏水基碳链长度比BS-12短两个碳，虽然碳链较短的表面活性剂分子在溶液中的迁移速度较快，对提高润湿性能有利，但碳链太短时，表面活性剂溶液的表面张力较高，对溶液的润湿性能有更大的影响。通常情况下，疏水链长度为C12~C14的表面活性剂具有较好的润湿性能，所以α-癸基甜菜碱的润湿性能较差。同时，在疏水基碳链长度相同的条件下，α-十二烷基甜菜碱的亲水基阴离子与阳离子的相对空间位置的分布，更有利于正、负电荷的抵消，使得表面活性剂分子的缔和变得更加容易，从而表面活性剂的cmc和表面张力下降的更低，对改善表面活性剂的润湿性能有利。因此，α-十二烷基甜菜碱的润湿性能最好。

表3 α-长链烷基甜菜碱和BS-12的润湿性能

Tab.3 Wetting capability of α-long alkylchain betaine and BS-12