近年來,隨著社會經濟的發展,新型表面活性劑不斷涌現,延展型表面活性劑(extendedsurfactant)廣受關注。所謂延展型表面活性劑仍然具有常規表面活性劑的疏水鏈和親水頭,只是在疏水鏈和親水頭基中間插入一段連接基團,該連接基團通常為聚氧丙烯(PPO)鏈,由于 PPO 鏈具有一定的疏水性,這種特殊的結構使延展型表面活性劑具有更低的臨界膠束濃度(cmc)。人們發現氣 / 液界面上的 PPO 鏈并不僅僅是簡單的折疊形式存在,而是以某種特殊的延展行為使其分子在界面上產生與眾不同的形狀,因而往往具有較大的分子截面積,這種形狀有利于產生低的表面張力和更低的臨界膠束濃度等優異的性質。盡管如此,人們對延展型表面活性劑的性質仍然知之甚少。為了進一步探究延展型表面活性劑結構-性能關系,本文制備了以異辛醇烷鏈為疏水基,聚氧乙烯(PEO)為親水基,聚氧丙烯鏈為連接基團的延展型表面活性劑,i-C8POmEOn,考察了 PO、EO 基團數對表面活性劑表面性能的影響。
實驗部分
試劑與儀器
異辛醇(2- 乙基己醇),AR,環氧乙烷(EO),CP,環氧丙烷,AR,均購于上海阿拉丁公司;其他試劑均為分析純,購于科密歐公司;水為超純水。TAITSU 玻 璃 反 應 釜 (ME200), 日 本TAIATSU 耐 壓 硝 子 工 業 公 司 ; 表面張力儀(BZY-1),上海衡平儀器儀表有限公司。
脂肪醇聚醚的制備方法
向干燥的 200 mL 反應釜中加入 0.1 mol 異辛醇起始劑、起始劑質量分數 0.5 %的 KOH;密封反應釜后抽真空,并用氮氣置換釜內空氣;將釜體升溫至 100 ℃,抽真空 30 min,隨后關閉抽氣閥,升溫至 130 ℃,通過進料管向釜體中緩慢通入一定量的環氧丙烷氣體,維持釜內壓力低于0.3 MPa;待釜內壓力降至負壓且維持穩定 1 h后,停止反應,冷卻出料,得異辛醇聚氧丙烯醚中間體。取 0.1 mol 異辛醇聚氧丙烯醚為起始劑于反應釜中,加入 KOH(其用量為起始劑質量的0.5 %),按上一步相同的操作準備反應,通過進料管向釜體中緩慢通入一定量的環氧乙烷氣體,維持釜內壓力低于 0.3 MPa;待釜內壓力降至負壓且維持穩定 1 h 后,停止反應,冷卻出料,經中和、除鹽及干燥后得到異辛醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚(i-C8POmEOn),其中 m 和 n 分別為氧丙烯、氧乙烯基團數。
表面張力及臨界膠束濃度測試
將異辛醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚配制成不同濃度的水溶液,采用表面張力儀(吊片法)測試30±0.1 ℃下的表面張力,取三次實驗的平均值并記錄,根據表面活性劑張力-濃度曲線的轉折點求出臨界膠束濃度(cmc)。