非离子表面活性剂aeo9浊点的影响因素

非离子表面活性剂aeo9浊点的影响因素

1添加剂的作用机理当非离子表面活性剂的溶液加热到一定温度下时，它们会变成浑浊的温度，称为浊点（cp）。浊点是非离子表面活性剂分子结构的一种特征属性,各种类型的添加剂都会对浊点产生影响,因此研究各类添加剂对非离子表面活性剂浊点的作用机理和影响程度对于非离子表面活性剂的实际应用具有重要意义。关于不同类型的添加剂对非离子表面活性剂浊点影响的研究已有较多文献报道[1~4]。但此前的研究对于所选定的添加剂而言通常只在很有限的浓度范围内进行,而关于添加剂的浓度对非离子表面活性剂浊点影响的研究则非常少,因此就难以在添加剂的作用机理方面以及在添加剂与非离子表面活性剂的混合体系中不同添加剂的相对影响程度方面形成一个较为全面的认识。本文考察了三种不同类型的添加剂在不同浓度下对非离子表面活性剂AEO9(十二烷醇聚氧乙烯醚,氧乙烯加成度约为9)浊点的影响,通过在较宽泛浓度范围内添加剂对AEO9浊点的影响数据进一步考察了不同类型添加剂的作用机理。本文所研究的添加剂类型主要包括三种商业上的常用类型:离子型表面活性剂、电解质和增溶物。2试剂的种类实验所用的AEO9由浙江皇马化工集团提供。十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SDS)、对甲苯磺酸钠(STS)、溴化十六碳烷基三甲铵(CTAB)、硫酸钠(Na2SO4)、氯化钠(NaCl)以及碘化钠(NaI)均为分析纯试剂。各种添加剂与AEO9的1%(wt)的水溶液配成不同浓度的混合溶液体系,并根据GB/T5559的检测方法通过加热-冷却实验采用精密温度计测得该溶液相应的浊点。3增溶物类添加剂对aeo9浊点的影响各类添加剂在不同浓度下对AEO9的浊点的影响示于图1。从图1可知,阴离子表面活性剂SDBS在极低的浓度下就可使AEO9的浊点升高,这是因为SDBS的单体分子能够插入到非离子表面活性剂AEO9分子所形成的胶束中去进而改变胶束表面层的电荷分布,从而导致胶束间的静电斥力增大,胶束的稳定性得以增加,体系的浊点升高。通过在不同浓度下SDBS对AEO9浊点的影响数据还可以看出,随着SDBS浓度的逐渐增加,体系浊点变化曲线的斜率明显的迅速增大。这是由于在胶束的形成动力学过程中(不断地形成-离散的过程),阴离子表面活性剂单体分子较难插入到非离子表面活性剂分子所形成的胶束中去,而随着阴离子表面活性剂浓度的升高,这个过程逐渐变得容易起来。所以,当阴离子表面活性剂浓度很低时,带有电荷的阴离子表面活性剂单体分子在溶液中呈游离状态,此时只产生轻微的浊点升高效应;而当阴离子表面活性剂的浓度升高到大约0.1mmol⋅L-1时,也即开始形成混合胶束时,就可产生更大的浊点升高效应;而当阴离子表面活性剂的浓度进一步上升时,它们可以形成自身的胶束聚合体,从而产生了浊点的急剧升高。由于这种浊点升高效应的机理是基于同性电荷对胶束表面的修饰,与电荷的种类无关,因此阳离子表面活性剂CTAB对AEO9的浊点影响与阴离子表面活性剂具有相同的趋势。从图1还可以看出,增溶物类添加剂对甲苯磺酸钠STS对AEO9的浊点的影响类似于SDBS,在较低浓度下即可使AEO9的浊点升高,但升高效应比阴离子表面活性剂SDBS要小很多。而对于无机盐电解质来说,盐溶型的电解质NaCl在浓度很低的情形下并不对AEO9的浊点产生影响,直到体系中NaCl的浓度达到较高的浓度(大约14mmol⋅L-1),在此浓度之上AEO9的浊点随着NaCl浓度的增加线性下降。这表明无机盐电解质类添加剂对非离子表面活性剂浊点的影响存在一个最低临界浓度。通常认为无机盐电解质通过对整个混合体系的本体介质水结构的性质进行影响从而对非离子表面活性剂的浊点行为产生影响,而离子型表面活性剂和增溶物类添加剂则通过对混合体系中胶束聚合体的直接影响从而改变体系的浊点。上面所描述的无机盐电解质类添加剂对非离子表面活性剂浊点的影响存在最低临界浓度的事实可以通过包含更多电解质种类的实验获得证实。图2中描述了三种不同的电解质在不同浓度下对AEO9浊点的影响,其中Na2SO4和NaCl属于盐溶型的电解质,而NaI属于盐析型的电解质。三种电解质都表现出具有最低临界浓度,在此浓度之上方能对AEO9的浊点产生影响。在各自相应的最低临界浓度之上,两种盐溶型的电解质使得AEO9的浊点下降,而盐析型的电解质NaI则使得AEO9的浊点升高,且在三种情形下,随着电解质浓度的增加,AEO9浊点的改变基本接近于线性关系。容易注意到,图2中所使用的三种电解质都包含共同的阳离子(Na+),因此它们对AEO9浊点的影响效应的区别主要来自于相应阴离子的不同。一般而言,这种对水结构产生影响的效应与水合离子半径有关,而水合离子半径可通过Hoefmeister感胶离子数来表征,其中,SO42-、Cl-和I-的感胶离子数分别为2、10和12。本文将三种无机盐电解质的最低临界浓度与相应阴离子的感胶离子数进行关联,所得图形示于图3,将三种无机盐电解质对AEO9浊点的影响效应与相应阴离子的感胶离子数进行关联,所得图形示于图4,其中图4中给出的是任意选择的0.4mol⋅L-1电解质浓度情形下的AEO9的浊点改变数据。由图3和图4可见,不同电解质的最低临界浓度随着阴离子的感胶离子数的增大而线性增加,而不同电解质对AEO9的浊点的改变程度则随着阴离子的感胶离子数的增大线性下降,综合以上分析,可以推论出包含具有较大感胶离子数的阴离子的电解质对非离子表面活性剂的浊点具有较小的影响。为了进一步地描述离子型表面活性剂在其临界胶束浓度附近对AEO9浊点的影响,本文通过在离子型表面活性剂和AEO9的混合溶液中加入无机盐Na2SO4从而制备得到含5%(wt)或2%(wt)无机盐电解质的混合溶液,这样就可以确保在添加剂的全部浓度范围内AEO9的浊点曲线得以下降,使得在离子型表面活性剂添加的浓度较高时混合溶液中AEO9的浊点仍能处于可测量的100℃以下。本文采用上述实验手段得到了在较低温度范围内离子型表面活性剂(SDS,CTAB和SDBS)以及增溶物(STS)在临界胶束浓度附近的实验数据,示于图5。从图5容易注意到,AEO9的浊点随着SDS,CTAB和SDBS的浓度的增加而逐渐升高,并且在它们各自相应的临界胶束浓度(CTAB的临界胶束浓度大约为0.92mmol⋅L-1,SDBS的临界胶束浓度大约为1.48mmol⋅L-1,SDS的临界胶束浓度大约为8.6mmol⋅L-1)附近发生突跃。对于增溶物STS而言,虽然它本身并不是表面活性剂,但它也会在溶液中发生自聚集并在较高的浓度上产生胶束化,有报道表明STS的临界胶束浓度大约在400mmol⋅L-1左右。从图1和图5可知,随着STS浓度的增大,AEO9的浊点也会逐渐增加,但升高程度远低于离子型表面活性剂的影响,并当浓度在大约300到400mmol⋅L-1时出现迅速增加。这个实验事实也从证实了上述离子型表面活性剂和增溶物对AEO9的浊点具有相似作用机理的看法,只是离子型表面活性剂的影响效应强得多罢了。上述实验研究将通过对更多实验体系的考察进一步深入进行。4无机盐电解质对产品体系的浊点影响-复配体系表面活性物质的临界浓度是利用不应成为情况(1)表面活性物质的单体分子能够插入到AEO9分子所形成的胶束中去进而改变胶束表面层的电荷分布,从而导致胶束间的静电斥力增大,胶束的稳定性得以增加,体系的浊点升高。因此表面活性物质在极低的浓度下就可使AEO9的浊点升高,当添加剂浓度达到表面活性物质的临界