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(dòng)態(tài)表面張力、接觸角，及包括潤(rùn)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?rùn)濕性也最好。不同EO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(rùn)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(duì)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(rùn)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(jí)，中國(guó)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(jí)，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(guó)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(guó)日用化學(xué)研究院有限公司;BP100泡壓法表面張力儀，德國(guó)KRüSS公司;DSA255滴形分析儀，德國(guó)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(guó)日用化學(xué)研究院有限公司。

1.2分析測(cè)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(cè)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(cè)定不同樣品在不同濃度時(shí)的表面張力（γ），在測(cè)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(cè)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(cè)量3次，取平均值作為最終的結(jié)果。

1.2.2動(dòng)態(tài)表面張力

用最大泡壓法在（25±0.2）℃測(cè)試不同樣品的表面張力隨時(shí)間的變化關(guān)系，其中測(cè)試的有效表面年齡區(qū)間為0.01~250 s。待測(cè)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(cè)試不同樣品在石蠟?zāi)ど系慕佑|角。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)量3次取平均值作為最終的測(cè)量結(jié)果。

1.2.4潤(rùn)濕性

用帆布沉降法測(cè)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(rùn)濕時(shí)間。每次測(cè)量重復(fù)3次，取平均值作為該條件下樣品的潤(rùn)濕時(shí)間。帆布片的潤(rùn)濕時(shí)間越短，說明該表面活性劑的潤(rùn)濕性越好。

1.2.5乳化性

將40 mL 2 g/L的待測(cè)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(dòng)1次，每次搖動(dòng)五下，第5次搖動(dòng)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(cè)量3次，取平均值作為最終的破乳時(shí)間，該時(shí)間越長(zhǎng)，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(cè)定2 g/L樣品的泡沫性能。實(shí)驗(yàn)前，先將待測(cè)溶液以及相關(guān)的測(cè)試儀器都預(yù)熱至50℃，并用待測(cè)溶液潤(rùn)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(cè)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(cè)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(cè)量重復(fù)3次，取平均值作為最終的結(jié)果。