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影响非离子型高分子表面活性剂表面活性的因素

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影响非离子型高分子表面活性剂表面活性的因素 影响非离子型高分子表面活性剂表面活性的因素 tY c成 ·z ff, 青岛化工学院) (成都科技大学) ,r ) L 摘要 :本文综述了亲承基、憎水基的性质、HLB值、分子量及分子量分布、链的构型等结构因素 对非离子型高分子表面活性荆的表面活性的影响 同时简述了外界因素对表面活性的影响。 关键调:非离子型高分子表面活性剂 ,表面活性 ,影响因素 r — — 一 — ‘ — 一 — — — — — — 一 - — — - — 一 Abstract:In this pap...

影响非离子型高分子表面活性剂表面活性的因素
影响非离子型高分子 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面活性剂表面活性的因素 tY c成 ·z ff, 青岛化工学院) (成都科技大学) ,r ) L 摘要 :本文综述了亲承基、憎水基的性质、HLB值、分子量及分子量分布、链的构型等结构因素 对非离子型高分子表面活性荆的表面活性的影响 同时简述了外界因素对表面活性的影响。 关键调:非离子型高分子表面活性剂 ,表面活性 ,影响因素 r — — 一 — ‘ — 一 — — — — — — 一 - — — - — 一 Abstract:In this paper,we summarized the eHeets of its struct111"~and other facotrs on the pz~pertics of nonionJc polymeric surfactants Key words:noniordc polymeric surtfactant.⋯ face activity.effecting hL~LOf$. 1 前 言 影响高分子表面活性剂的表面活性的因 素很多,结构方面主要有憎水基的性质、亲水 基的性质、亲水亲油平衡值(HLB值)。高分 子表面活性剂的分子量及其分布等因素,对 于嵌段共聚物、链的不同构型也有一定的作 用 。 由于高分子表面活性剂出现较晚,对它 的研究还不是很完善,本文主要是阐述非离 子型高分子表面活性剂的结构与表面活性的 关系,指出相互矛盾的结论,以利于进一步的 研究。 对表面活性剂活性的表征,一般使用表 面(界面)张力值或cmc值(临界胶束浓度), crnc是指分子缔结成胶束时的临界浓度,在 该浓度下表面活性剂 的性质发生急剧的变 化,表面张力达最低值,7⋯ 因此,cmc值是 表面活性剂 的表面活性的一种变量,cmc值 越小,表面活性剂在溶液中形成胶束所需浓 度越低,即达到7 所需表面活性剂的用量越 少 一般说来, 较低,活性较高 ,cmc是表 面活性剂性能表征的一个重要参数。 对于高分子表面活性剂,由于分子较大 , 可以形成单分子胶束 因此,在高分子表面活 性剂的‘7一lnC图上,出现两个转折点(见图 1)“ 。第一个转折点浓度较低(10 ),认为是 单分子胶束点,第二个转折点浓度与普通表 面活性剂的浓度相当(10 ~10 ),认为是 多分子胶束点,以下讨论的cmc值及 7。 值都 是指多分子胶束点的值 图1 表面张力与浓度的关系 PPO—PEO嵌段共囊物 ,PPO的分子量 为 2250,50 PEO链 2 非离子型高分子表面活性剂 的结构与表面活性的关系 2.1 憎水基链长对表厩活性的影响 总的说来,表面活性剂憎水基链增长,即 憎水性增加,有利于提高表面活性,cmc值减 小 (见表 I)。 j 维普资讯 http://www.cqvip.com 表 1 皖 基 酚 醛 聚 氯 乙 烯 醚 表 面 活 性 剂 HL 表由霈性刑分-f- 烷基酚 烷基R 臂 EO 结构情况 ( Eo/S) 壬基酚 CBHI7 2 6×103 51 10.2 C —APF EO/51 直链 56 11.2 C 一APF EO/56 59 l1.B Ca—APF Eo/59 63 12.6 C8一APF EO/63 十=烷基酚 C】}H 3.0×10a 51 10.2 c12一APF EO/S1 有支链 54 10.3 C12一APF EO/S4 58 l1.6 c12一APF EO/56 60 12.0 C『 APF EO/60 十四烷基酚 C14H~ 3.9×1舻 5O 10.0 c1 4一APF EO/50 直链 51 10.2 C】4一APF EO/51 56 11 0 c】4一APF EO/55 57 11 4 c】{一APF EO/..57 十六娩基酚 C16H” 3.3×lO 5O 1O O C『 APF EO/50 直链 53 10 0 C1r APF EO/53 54 10.8 C APF EO/54 55 11.0 C —APF EO/55 对同系物系列的表面活性剂,惜水基链 长与表面活性的关系遵守 Traubc规则:“表 面活性剂的稀溶液中,对任何同系物列,每增 加一个 CH 基团,达到同样表面张力所需的 浓度降低1/3”.这主要是对离子型表面活性 剂而言,对含有EO链的非离子表露活性剂 同样实用。。 当惜水基较长时,覆盖于油一水界面的 表面的基团较多,相对密度较大,使水溶液的 表面性质更接近于烃,因此,可以得到较低的 表面张力。 虽然有些报道 认为憎水基侧链上一个 碳原子相当于主链上半个碳原子 的效应, Youssef Barakat。 等人的实验结果并非如 此,他们对非离子型高分子表面活性剂的研 究表明。相同分子量的表面活性剂,有分支链 的憎水基的表面活性较大,cmc值比长支链 的cillc值要低。分支链使疏水基覆盖率(特 别是CH 基团)增加,密度增大 ,使表面更接 近烃表面,因而降低了表面张力。 2.2 亲水基链长对表面活性的影响 许多作者“ 认为,表面活性剂的亲水 基链增长,即EO值增大,将导致表面活性降 Z2 低 Chen“ 等研究了水溶性聚酯表面活性 剂,结果表明,随 EO . 链增长,表面活性下降, 这是由于亲水链增长,降低了表面活性剂在 表面上的浓度(见表 2及图 2)“ IogC 图 2 表面张力与浓度的关系A F分 子量增加,7上升 表2 水溶性聚醯表面活性剂分析 化合物 一 PEG链的分子量 分子量 A ’ 10O 6474 B 150 66g0 C 200 7665 D 40O 7825 E 600 8325 F 1000 896l 与此相对,有些研究者 ’ 认为情况恰好 一E _【 言一 晦 维普资讯 http://www.cqvip.com 相反。Barakat认为'随EO链增长 ,表面活性 剂的溶解能力增加,提高了形成胶束的能 力“”+表面活性提高。Huh“ 提出 d(界面张 力)与 8(溶解能力,即单位体积表面活性剂 溶解的体积数)成反比,由此推出,EO增多, 8增大,d减小。Prasad等人“ 认为增加亲水 性后,相应也增加了表面活性剂在界面的密 度,因而界面张力降低(如图 3)。 一 l0 曼 量 呈1o EACN 10 (当量烷烃碳数) 图 3 乙氧基化烷基酚醛表面活性剂的界面张力 2.3 HLB值对表面活性的影响 HLB是Griffin“ 提出的概念。用于标 度非离子表面活性剂的亲水性。HLB值越 大.亲水性越强。对环氧乙烷型非离子表面活 性剂 HLB= E0/S (1) EO表示环氧 乙烷的重量百分数。 Barankat。。根据实验结果,得出经验公式: In(cmc)工 +B1T+B2HLB (2) In(Temc)一B。+B LT+ B2HLB 【3) 并且计算出B。、B 、B 等系数的值。由于 B:是负值,因此cmc、 都是随HLB值的增 大而减小的(见图4)“ l3 维普资讯 http://www.cqvip.com 囝 4— 4 图 4 cmc值与 HLB关系图 圈中△28℃ ▲38℃ 48c 丫58℃ 与之相反,Careless等人“ 对较短链的 聚烷基乙氧基醇的研究表明。烷基越长,EO 链越短,即HLB值越小,对应的cmc值越 小,反之,cmc值越大。 2.4 分子量对表面活性的影响 由于EO链长对表面活性影响的不确定 性,导致了分子量影响的不确定性。当憎水部 分分子量加大时,表面活性提高,是普遍的观 点,但是,当整个分子的分子量提高时,表面 活性的大小,有两个特点: 如上述 2中讨论的水溶性聚酯,当亲水 段增长时,整个分子的分子量增大,表面活性 降低(见图 2)。 Noolandi等 人“ 研究 了 PS—PBD-C。 s —s体系,并进行 了理论计算,结果如图 5 所示。虽然理论计算值与实际值有些出入,但 从其趋势可以看出,随着分子量的增大(图 5 中表现为聚合度增大),界面张力降低。他认 为,当分子增大时,分子密布于界面上,起到 了降低界面张力的作用(图中理论界面张力 值达到零是不可能的,这是因为单分子胶束 随分子量增加而易于形成,界面张力不可能 无限减小至零)。界面张力和表面张力不完全 一 致,但对于同系物表面活性剂,由于其亲 憎水基团相同,因此界面张力低表明其表面 张力与油相更接近,表面活性亦更大。 I4 2.5 分子量分布对表面活性的影响 Yashihiro Saito等人“”“ 研究了平均 EO链长对聚酯的表面活性的影响,结果表 明,宽分布的样品 CmC值较小,表面张力较 低(见表 3)。 衰 3 EO链分布对性能的影响 样品 CmC( ) 7CmC(dya/cm) P0ED一 6NoM o 0 0035 32.5 POEn 65~ 7 0.0029 31.7 P()ED 64~ 8 0.0027 3O.9 POEn 64~ 8coao 0.0024 28.4 这是因为宽分布的样品比窄分布的溶解 性好。同时,宽分布的样品中,有些短的 EO 链分子起到了“短链醇”的作用,相当于表面 活性剂复配物,性能得以提高。 2.6 表面活性剂分子构型对表面活性的影 响 Nasao Nakamura等人“”研究了多分支 PEG和 PPG嵌段共聚物的表面活性,结果 表明,支化结构对表面张力的影响很不确定, E 瞎 (共聚物对Ps的WI%) 圈5 PS—PBD—c sBD—S体系中,共聚物的 对 界面张力的影响 z^ tPs的聚合度.Ze~PB的聚台度 规律性不强,而且影响不大。Cater.G.Nay- lor。 研究了 PO链位置及链长对表面活性 6 S 5 4 4 一i 一日一 维普资讯 http://www.cqvip.com 的影响。结论相似,PO链的位置对表面活性 影响不大。相对而言,PO链处于中间位置, 效果稍好些,而 PO链节从 0~3时,表面张 力从 30dyn/cm增至 33dyn/cm,界面张力稳 定在5dyn/cm。可见,PO链的引入方式对表 面活性有所影响,但是影响不大(见图 6)。 3 其它因素对表面活性的影响 除表面活性剂本身结构的因素外,影响 表面活性的外在因素主要有电解质、油相组 分以及温度的影响。另外,辅助表面活性剂的 加入,可以大大提高表面活性剂的表面活性。 莓 妄 3 喧 僻 图 6 样品编号 1 C .nO(E0)t T(P0)1 3(E0)5,H 2 C10.12O(EO)}7(P0)1 a(EO)5 2H 3 C O
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