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近年來,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,新型表面活性劑不斷涌現(xiàn),延展型表面活性劑(extendedsurfactant)廣受關(guān)注。所謂延展型表面活性劑仍然具有常規(guī)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(tuán),該連接基團(tuán)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(jié)構(gòu)使延展型表面活性劑具有更低的臨界膠束濃度(cmc)。人們發(fā)現(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)生低的表面張力和更低的臨界膠束濃度等優(yōu)異的性質(zhì)。盡管如此,人們對(duì)延展型表面活性劑的性質(zhì)仍然知之甚少。為了進(jìn)一步探究延展型表面活性劑結(jié)構(gòu)-性能關(guān)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(tuán)的延展型表面活性劑,i-C8POmEOn,考察了 PO、EO 基團(tuán)數(shù)對(duì)表面活性劑表面性能的影響。
實(shí)驗(yàn)部分
試劑與儀器
異辛醇(2- 乙基己醇),AR,環(huán)氧乙烷(EO),CP,環(huán)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(yīng) 釜 (ME200), 日 本TAIATSU 耐 壓 硝 子 工 業(yè) 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(yīng)釜中加入 0.1 mol 異辛醇起始劑、起始劑質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0.5 %的 KOH;密封反應(yīng)釜后抽真空,并用氮?dú)庵脫Q釜內(nèi)空氣;將釜體升溫至 100 ℃,抽真空 30 min,隨后關(guān)閉抽氣閥,升溫至 130 ℃,通過進(jìn)料管向釜體中緩慢通入一定量的環(huán)氧丙烷氣體,維持釜內(nèi)壓力低于0.3 MPa;待釜內(nèi)壓力降至負(fù)壓且維持穩(wěn)定 1 h后,停止反應(yīng),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(yīng)釜中,加入 KOH(其用量為起始劑質(zhì)量的0.5 %),按上一步相同的操作準(zhǔn)備反應(yīng),通過進(jìn)料管向釜體中緩慢通入一定量的環(huán)氧乙烷氣體,維持釜內(nèi)壓力低于 0.3 MPa;待釜內(nèi)壓力降至負(fù)壓且維持穩(wěn)定 1 h 后,停止反應(yīng),冷卻出料,經(jīng)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(tuán)數(shù)。
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(shí)驗(yàn)的平均值并記錄,根據(jù)表面活性劑張力-濃度曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)求出臨界膠束濃度(cmc)。