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聚氧乙烯鏈長(cháng)度調控非離子Gemini表面活性劑的表面張力、接觸角（二）
來(lái)源：高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報 瀏覽 636 次 發(fā)布時(shí)間:2024-12-20
1實(shí)驗部分
1.1試劑與儀器
2，5，8，11-四甲基~6-十二炔~5，8-二醇（G.C.級，純度98%），湖北廣奧生物科技有限公司；環(huán)氧乙烷（A.R.級，純度99%），杭州電化助劑有限公司；三乙胺（A.R.級，純度99.5%），薩恩化學(xué)技術(shù)（上海）有限公司；液體石蠟（A.R.級），國藥集團化學(xué)試劑有限公司；去離子水（電阻率18 MΩ·cm），由上海和泰儀器有限公司Master-S15超純水機制備。
GSH-5型高壓反應釜，威海匯鑫化工機械有限公司；Nicolet 6700型傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR），美國賽默飛世爾科技公司；Bruker Avance IIIHD 500 MHz型核磁共振波譜儀（NMR），德國B(niǎo)ruker公司；Waters 1515型凝膠色譜儀（GPC），美國沃特世有限公司；F-280型熒光分光光度計，日本Hitachi公司；OCA-15EC型接觸角測量?jì)x，德國DataPhysics Instruments公司；JZ-10T型臺式均質(zhì)機，杭州齊威儀器有限公司；Olympus BX51型光學(xué)顯微鏡，日本Olympus公司。
1.2實(shí)驗過(guò)程
1.2.1表面活性劑的合成
4種表面活性劑的合成條件相同，以P1的合成為例。首先將450 g（1.77 mol）2，5，8，11-四甲基~6-十二炔~5，8-二醇加入到高壓反應釜中，用高純氮氣置換釜內氣體3次；隨后加入3.65 g（0.036 mol）三乙胺，升溫至75℃后勻速通入316 g（7.18 mol）環(huán)氧乙烷，并持續反應3.5 h；反應完成后，將反應釜冷卻至室溫，打開(kāi)反應釜閥門(mén)將殘余的環(huán)氧乙烷排放至尾氣吸收裝置，收集粗產(chǎn)物；通過(guò)旋轉蒸發(fā)儀除去粗產(chǎn)物中的三乙胺，得到739 g淡黃色液體，產(chǎn)率為96.5%.P2，P3和P4的合成步驟與表征見(jiàn)本文支持信息圖S1——S4.
1.2.2表面張力和臨界膠束濃度的測試
利用接觸角測量?jì)x，采用液滴體積法測試表面活性劑溶液的表面張力。通過(guò)恒溫水浴控制溫度為（25±1）℃，每個(gè)樣品溶液的表面張力重復測試3次，結果取平均值。γ-lgc曲線(xiàn)上拐點(diǎn)處對應的濃度即為表面活性劑的cmc.
按下式計算表面活性劑在空氣/水界面處的飽和吸附量（Γmax，μmol/m2）、最小分子吸附面積（Amin，nm2）、表面活性效率（pc20）、標準膠束化自由能（ΔG0mic，kJ/mol）和標準吸附自由能（ΔG0ads，kJ/mol）：
式中：γ（mN/m）為表面張力；T為絕對溫度，本文為298.15 K；R［8.314 J/（mol·K）］為氣體常數；c（mol/L）為表面活性劑的濃度；非離子Gemini表面活性劑n值取1；NA為阿伏伽德羅常數，一般取值為6.02×1023 mol-1；dγ/dlgc為在（25±1）℃下cmc前γ隨表面活性劑濃度對數的變化率（表面張力曲線(xiàn)的斜率）；c20（mol/L）為將水表面張力降低20 mN/m所需表面活性劑的濃度；γ0（mN/m）為純水表面張力；γcmc（mN/m）為表面活性劑水溶液最低表面張力。
1.2.3熒光法測定臨界膠束濃度
配制濃度為1.0×10?3 mol/L的芘甲醇溶液，將5μL芘甲醇溶液加入玻璃瓶中，自然揮發(fā)掉溶劑后加入5 mL不同濃度的表面活性劑水溶液，超聲24 h得到相同芘含量的不同濃度表面活性劑溶液，測試其在350——500 nm范圍內的熒光發(fā)射光譜。記錄第1個(gè)峰（373 nm）和第3個(gè)峰（384 nm）處的峰強度，并計算比值（I1/I3）。將I1/I3對水溶液的濃度對數作圖，突變點(diǎn)為對應的臨界膠束濃度。
1.2.4潤濕性能測試
采用座滴法測量（25±1）℃時(shí)表面活性劑溶液在PTFE表面的接觸角，每個(gè)樣品重復測定3次，結果取平均值。
1.2.5泡沫性能測試
采用具塞量筒振蕩法分別測定不同濃度下表面活性劑P1，P2，P3和P4的泡沫性能。將5 mL表面活性劑溶液加入25 mL具塞量筒中，塞緊塞子后上下振蕩20次，記錄0 s時(shí)泡沫體積和靜置5 min后的泡沫體積，每個(gè)樣品平行測試3次，結果取平均值。用0 s時(shí)初始泡沫的體積衡量表面活性劑的發(fā)泡能力，用5 min后泡沫的體積與0 s時(shí)初始的泡沫體積的比值衡量表面活性劑泡沫的穩定性。
1.2.6乳化性能測試
采用JZ-10T型臺式均質(zhì)機測定0.1，1.0，2.0和3.0 g/L濃度下P1，P2，P3和P4的乳化性能。將混合在玻璃瓶中的10 mL表面活性劑水溶液與10 mL液態(tài)石蠟以13000 r/min的轉速均質(zhì)2 min.靜置1 h后記錄油相、乳化相以及水相的體積。用乳化相的體積大小評價(jià)表面活性劑的乳化能力。采用Olympus BX51型光學(xué)顯微鏡觀(guān)察乳液的形貌。
1.2.7去污性能測試
取兩個(gè)相同規格的樣品瓶，分別在內壁均勻涂抹等量的硅油并稱(chēng)重。隨后各加10 mL去離子水和10 mL 3 g/L表面活性劑水溶液，超聲5 min清洗去除油污，倒置樣品瓶直至液體不再流出后烘干稱(chēng)重。利用清洗掉硅油的質(zhì)量與清洗前硅油的質(zhì)量比衡量表面活性劑的去污性能。