康 鵬,李 丹,陳 雪,許虎君
(1. 江南大學 化學與材料工程學院,江蘇 無錫 214122;
2. 寧波市樂嘉化工有限公司,浙江 寧波 315040)
烷基多苷的復配性能研究
康 鵬1,李 丹1,陳 雪2,許虎君1
(1. 江南大學 化學與材料工程學院,江蘇 無錫 214122;
2. 寧波市樂嘉化工有限公司,浙江 寧波 315040)
研究了烷基多苷(APG)與脂肪酸甲酯磺酸鈉(MES)的復配性能。通過測定復配體系的表面化學性質(zhì)、潤濕力、泡沫性能,研究復配體系是否存在協(xié)同效應。結(jié)果表明,烷基多苷與脂肪酸甲酯磺酸鈉的復配體系表現(xiàn)出優(yōu)于單一體系的性能,顯示出了良好的協(xié)同效應。
烷基多苷;脂肪酸甲酯磺酸鈉;表面化學性質(zhì);復配體系
烷基多苷主要是由葡萄糖的半縮醛羥基與脂肪醇羥基,在酸性催化劑的條件下失去一份子的水而得到的產(chǎn)物。它具有優(yōu)良的物化性能,產(chǎn)品安全性高,與環(huán)境相容性好。尤其是在生態(tài)安全性方面,幾乎沒有任何其他表面活性劑可與其媲美。隨著全球性環(huán)保意識的增強以及石油日益枯竭所帶來的資源壓力,烷基多苷這類基于可再生資源制備的“綠色”表面活性劑得到了越來越多人的關(guān)注[1]。
不同的表面活性劑進行復配,常常表現(xiàn)出優(yōu)于單一表面活性劑的優(yōu)良性能。所以,在實際的工業(yè)應用中,常常將不同的表面活性劑復配使用。本文將對烷基多苷與脂肪酸甲酯磺酸鈉進行復配,測試復配體系的表面張力、潤濕性能和泡沫性能,并對復配體系的協(xié)同效應進行初步研究。
十二烷基多苷(APG-12),自制,純度≥98%,聚合度(DP)為1.38; MES,C16,M=400,三次重結(jié)晶后質(zhì)量分數(shù)為98.8%,浙江贊宇科技股份有限公司;NaCl,國藥集團化學試劑有限公司,500℃灼燒5h后使用;超純水,電導率為7.8×10-7S·cm-1,無錫新中亞微電子研究所。以上表面活性劑的γ-lg c曲線均無最低點 。
滴體積法表面張力儀,自制[2];羅氏泡沫儀,QW-I型,重慶銀河實驗儀器有限公司。
1.2.1 表面張力的測定
配制添加無機鹽和不加無機鹽兩個系列的不同復配比及單一的表面活性劑濃度的水溶液,無機鹽濃度為0.1mol/L[3]。采用滴體積法測定溶液的表面張力,測定溫度25℃ 。
1.2.2 潤濕力的測定
采用帆布沉降法測定復配及單一體系的潤濕力。體系濃度為1.5g/L,帆布10支×10支。
1.2.3 泡沫的測定
采用改進的Ross-Miles法測定復配及單一體系的泡沫性能。樣品質(zhì)量濃度為2.5g/L,水硬度為150ppm,測試溫度為40℃,讀取起點和5min后泡沫的高度。
分別在25℃條件下測定APG/MES復配體系及單獨存在時的γ-lg c曲線。添加無機鹽的復配體系其表面張力曲線結(jié)果如圖1所示(x1為MES的摩爾分數(shù),下同),沒有添加無機鹽的復配體系表面張力如圖2所示。表面活性劑的臨界膠束濃度(CMC)及該濃度下的表面張力(γcmc)是衡量其界面活性的重要參數(shù),根據(jù)γ-lg c曲線即可確定體系的CMC及γcmc。
表1與表2分別列出了加鹽及不加鹽體系的APG/MES及單一組分的CMC、γcmc、pC20(降低表面張力的效率)。
由以上數(shù)據(jù)可以看出,不論是添加了無機鹽的復配體系還是沒有添加無機鹽的復配體系,它們在膠束的形成、降低表面張力的效率方面都存在協(xié)同效應。相比單一體系,復配體系的CMC都有明顯降低。而且,添加無機鹽的體系其CMC的降低幅度更大。其原因可能是由于APG的加入可以在一定程度上屏蔽MES離子頭基間的電性相斥作用,使混合體系不論是在溶液中的混合膠束還是在氣/液表面的吸附層,都形成更為緊密的結(jié)構(gòu)[4]。
加入無機鹽后,APG的CMC及γcmc只得到一定程度的降低,這也說明了無機鹽對非離子表面活性劑的影響較小。對照表中數(shù)據(jù)可以看出,無機鹽對MES的影響較大。這是由于無機鹽會壓縮離子型表面活性劑的雙電層結(jié)構(gòu),使其形成更為緊密的結(jié)構(gòu)[5]。 因此可以得出結(jié)論,復配體系顯示了良好的協(xié)同效應。
實驗隨后對單一及復配體系的潤濕性能進行了測定,結(jié)果見表3。
表1 APG/MES 及單一存在時的表面化學性質(zhì)(0.1mol/L NaCL)
表 2 APG/MES及單一存在時的表面化學性質(zhì)
由表3數(shù)據(jù)可以看出,純APG的潤濕性能要優(yōu)于MES。在MES體系中加入APG后,其潤濕性能得到了明顯的提升,顯示出良好的協(xié)同效應。
表3 APG/MES及單一存在時的潤濕性能
表4 APG/MES及單一存在時的泡沫性能
最后,對單一及復配體系的泡沫性能進行測定,結(jié)果見表4。
單一APG體系在泡沫的生成及泡沫穩(wěn)定性方面都要比純MES體系好,且純APG的泡沫細膩厚實。由表4中的數(shù)據(jù)可以看出,復配后的體系在泡沫生成及穩(wěn)定性方面都可以產(chǎn)生良好的協(xié)同效應,當a1為0.4時,復配體系的泡沫性能最好。
在MES的體系中加入APG,可以明顯提高泡沫的穩(wěn)定性。這是因為,由于分子間存在靜電斥力,單一陰離子表面活性劑體系的泡沫穩(wěn)定性較差。當加入非離子表面活性劑后,分子間的靜電斥力減弱,吸附膜的牢度增強,由此減緩了排液速度,增強了泡沫的穩(wěn)定性[6]。由此可以看出,復配體系可以顯示出良好的協(xié)同效應。
通過對APG/MES不同配比的復配體系研究,可得出如下結(jié)論:1)APG/MES的復配體系顯示出優(yōu)于單一表面活性劑的表面性能;2)APG/MES的復配體系在表面化學性質(zhì)、潤濕力、泡沫方面存在協(xié)同效應。
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