氟碳表面活性劑具有高表面活性、化學(xué)和熱穩(wěn)定性以及憎水憎油性等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于紡織工業(yè)、石油化工等行業(yè)。碳?xì)浔砻婊钚詣┑膹?fù)配以及碳?xì)浔砻婊钚詣┖头急砻婊钚詣┑膹?fù)配可以有效提高碳?xì)浔砻婊钚詣┑男阅埽档捅砻婊钚詣┑氖褂贸杀荆殉蔀槿栈I(yè)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。

筆者研究了氟碳-碳?xì)浔砻婊钚詣?fù)配體系的表面張力及CMC(臨界膠束濃度)的變化規(guī)律，同時(shí)研究了其他因素對(duì)復(fù)配體系表面張力的影響。

實(shí)驗(yàn)方法

1)使用蒸餾水配制不同濃度的表面活性劑溶液，備用。

2)依據(jù)《GB/T 22237—2008表面活性劑-表面張力的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)，使用K100C表面張力儀，采用板法測(cè)定表面活性劑溶液在室溫(25℃)下的表面張力。

3)在室溫25℃下蒸餾水表面張力72.15 mN/m。

表面活性劑的CMC測(cè)定

按照實(shí)驗(yàn)方法Hz制備表面活性劑溶液，在室溫下，測(cè)定FC、CTAB、CTAC、SDS、SDBS和AEO-3表面活性劑的表面張力，確定CMC，結(jié)果見(jiàn)表1～6。

由表1～6可見(jiàn)，不同表面活性劑的臨界膠束濃度為:FC為0.056 0 g/L，AEO-3為0.532 2 g/L，SDBS為0.437 6 g/L，CTAB為0.202 0 g/L，CTAC為0.306 7 g/L，SDS為0.320 2 g/L，CMC由小到大順序?yàn)椋篎C

表面活性劑協(xié)同效應(yīng)對(duì)表面張力的影響

為了更好地提高表面活性劑的性能，降低表面活性劑的應(yīng)用成本，減輕其對(duì)環(huán)境的危害。在室溫下，分別測(cè)試不同濃度的碳?xì)浔砻婊钚詣┡cFC復(fù)配后表面張力的變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7～11。

由表1可以得出FC質(zhì)量濃度為0.056 0 g/L時(shí)表面張力最低，以此為依據(jù)考察不同表面活性劑與FC協(xié)同作用。從表7～11可以看出：在FC質(zhì)量濃度均為0.056 0 g/L時(shí)，隨著碳?xì)浔砻婊钚詣舛鹊脑黾樱瑥?fù)配體系的表面張力逐漸下降然后趨于平衡。當(dāng)CTAB濃度為0.192 1 g/L時(shí)，復(fù)配后較復(fù)配前下降3 mN/m；當(dāng)CTAC濃度為0.261 3 g/L時(shí)，復(fù)配后較復(fù)配前下降1 mN/m；當(dāng)SDS濃度為0.288 2 g/L時(shí)，復(fù)配后較復(fù)配前下降14 mN/m；當(dāng)SDBS濃度為0.395 6 g/L時(shí)，復(fù)配后較復(fù)配前下降了4 mN/m；當(dāng)AEO-3濃度為0.487 9 g/L時(shí)，復(fù)配后較復(fù)配前下降了近1 mN/m。由此可見(jiàn)：氟碳與碳?xì)浔砻婊钚詣?fù)配后，溶液的表面活性相對(duì)增強(qiáng)，表面張力明顯降低，依次為SDBS>AEO-3>SDS>CTAC>CTAB。

不同環(huán)境因素對(duì)復(fù)配體系的表面張力影響

依據(jù)實(shí)驗(yàn)Hz實(shí)驗(yàn)結(jié)果，按照SDBS的0.395 6 g/L與0.056 0 g/L的FC復(fù)配，分別測(cè)試pH值、溫度、無(wú)機(jī)鹽和溶劑對(duì)復(fù)配體系表面張力的影響，結(jié)果見(jiàn)表12～15。

從表12～15可以得出：溶液pH值、溫度、無(wú)機(jī)鹽和溶劑對(duì)復(fù)配體系的表面張力均有不同程度影響。由表12可以看出,pH值對(duì)復(fù)配體系的表面張力影響很大，堿性有利于復(fù)配體系的表面張力降低；由表13可以看出，隨著溶液的溫度升高，加劇活性劑分子運(yùn)動(dòng)，使集中在溶液表面的活性物質(zhì)越多，溶液表面張力降低越大；表14考察不同鹽對(duì)復(fù)配體系表面張力影響，無(wú)機(jī)鹽能夠壓縮表面活性劑的雙電層，減少膠束擴(kuò)散雙電層的厚度，使表面活性劑極性頭基上所帶的電荷對(duì)周圍分子的極性頭基作用范圍減弱，溶液表面活性增強(qiáng)，隨著鹽濃度的增加，一價(jià)鹽(K+，Na+)較二價(jià)鹽對(duì)降低溶液表面張力效果顯著，這是由于一價(jià)鹽會(huì)導(dǎo)致更多的反離子即進(jìn)入吸附層而削弱表面活性離子間的電性排斥，使得表面活性劑之間排列更加緊密。表15考察了溶劑對(duì)表面張力影響，加入一定量的醇可以加快表面活性劑分子在水溶液中的擴(kuò)散和在界面的聚集，對(duì)降低溶液的表面張力是有益的。

結(jié)論

a.碳?xì)浔砻婊钚詣┡c氟碳復(fù)配較常規(guī)碳?xì)浔砻婊钚詣?duì)降低溶液的表面張力更加有效。其中FC+SDBS復(fù)配效果最好，復(fù)配后較復(fù)配前下降了8 mN/m。

b.隨著溫度升高，加劇活性劑分子運(yùn)動(dòng)，使集中在溶液表面的活性物質(zhì)越多，溶液表面張力下降，溫度升高前較常溫下表面張力下降了4 mN/m。

c.堿的加入有助于進(jìn)一步降低復(fù)配體系的表面張力，調(diào)節(jié)pH值至11時(shí)表面張力下降了1 mN/m；

d.不同價(jià)態(tài)的無(wú)機(jī)鹽對(duì)溶液表面活性的影響規(guī)律是Ca2+>K+>Na+。

e.在復(fù)配體系中加入一定量的異丙醇將表面張力下降4 mN/m。