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氟碳-碳氫表面活性劑復配體系表面張力變化規律與影響因素
來(lái)源：精細石油化工 瀏覽 666 次 發(fā)布時(shí)間:2023-11-07
氟碳表面活性劑具有高表面活性、化學(xué)和熱穩定性以及憎水憎油性等特點(diǎn)，廣泛應用于紡織工業(yè)、石油化工等行業(yè)。碳氫表面活性劑的復配以及碳氫表面活性劑和氟碳表面活性劑的復配可以有效提高碳氫表面活性劑的性能，降低表面活性劑的使用成本，已成為日化工業(yè)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。
筆者研究了氟碳-碳氫表面活性劑復配體系的表面張力及CMC(臨界膠束濃度)的變化規律，同時(shí)研究了其他因素對復配體系表面張力的影響。
實(shí)驗方法
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《GB/T 22237—2008表面活性劑-表面張力的測定》標準，使用K100C表面張力儀，采用板法測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測定
按照實(shí)驗方法Hz制備表面活性劑溶液，在室溫下，測定FC、CTAB、CTAC、SDS、SDBS和AEO-3表面活性劑的表面張力，確定CMC，結果見(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由小到大順序為：FC
表面活性劑協(xié)同效應對表面張力的影響
為了更好地提高表面活性劑的性能，降低表面活性劑的應用成本，減輕其對環(huán)境的危害。在室溫下，分別測試不同濃度的碳氫表面活性劑與FC復配后表面張力的變化，實(shí)驗結果見(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(zhù)碳氫表面活性劑濃度的增加，復配體系的表面張力逐漸下降然后趨于平衡。當CTAB濃度為0.192 1 g/L時(shí)，復配后較復配前下降3 mN/m；當CTAC濃度為0.261 3 g/L時(shí)，復配后較復配前下降1 mN/m；當SDS濃度為0.288 2 g/L時(shí)，復配后較復配前下降14 mN/m；當SDBS濃度為0.395 6 g/L時(shí)，復配后較復配前下降了4 mN/m；當AEO-3濃度為0.487 9 g/L時(shí)，復配后較復配前下降了近1 mN/m。由此可見(jiàn)：氟碳與碳氫表面活性劑復配后，溶液的表面活性相對增強，表面張力明顯降低，依次為SDBS>AEO-3>SDS>CTAC>CTAB。
不同環(huán)境因素對復配體系的表面張力影響
依據實(shí)驗Hz實(shí)驗結果，按照SDBS的0.395 6 g/L與0.056 0 g/L的FC復配，分別測試pH值、溫度、無(wú)機鹽和溶劑對復配體系表面張力的影響，結果見(jiàn)表12～15。
從表12～15可以得出：溶液pH值、溫度、無(wú)機鹽和溶劑對復配體系的表面張力均有不同程度影響。由表12可以看出,pH值對復配體系的表面張力影響很大，堿性有利于復配體系的表面張力降低；由表13可以看出，隨著(zhù)溶液的溫度升高，加劇活性劑分子運動(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考察不同鹽對復配體系表面張力影響，無(wú)機鹽能夠壓縮表面活性劑的雙電層，減少膠束擴散雙電層的厚度，使表面活性劑極性頭基上所帶的電荷對周?chē)肿拥臉O性頭基作用范圍減弱，溶液表面活性增強，隨著(zhù)鹽濃度的增加，一價(jià)鹽(K+，Na+)較二價(jià)鹽對降低溶液表面張力效果顯著(zhù)，這是由于一價(jià)鹽會(huì )導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散和在界面的聚集，對降低溶液的表面張力是有益的。
結論
a.碳氫表面活性劑與氟碳復配較常規碳氫表面活性劑對降低溶液的表面張力更加有效。其中FC+SDBS復配效果最好，復配后較復配前下降了8 mN/m。
b.隨著(zhù)溫度升高，加劇活性劑分子運動(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)一步降低復配體系的表面張力，調節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)機鹽對溶液表面活性的影響規律是Ca2+>K+>Na+。
e.在復配體系中加入一定量的異丙醇將表面張力下降4 mN/m。