聚氧化烯烴脂肪酸乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉的表面活性[1]

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1、1997年12月CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYDec.1997聚氧化烯烴脂肪酸乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉的表面活性*吳金川莊燕何志敏屠雨恩(天津大學(xué)化學(xué)工程研究所天津300072)關(guān)鍵詞聚氧化烯烴脂肪酸乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉,表面活性,臨界膠束濃度,潤(rùn)濕力,起泡力,乳液穩(wěn)定性聚氧化烯烴脂肪酸乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉(DPFAES)是一類溫和型表面活性劑,其溫和性較醇醚磺基琥珀酸單酯二鈉(DAPS)更為優(yōu)良,因而在化妝品和洗滌用品領(lǐng)域具有[1～3][4]廣闊的應(yīng)用前景.有關(guān)DPFAES的合成及應(yīng)用已有研究,而對(duì)于其表

2、面活性與分子結(jié)構(gòu)關(guān)系的研究則很少,并且這些研究涉及的主要是分子中含有聚氧乙烯鏈的產(chǎn)品(簡(jiǎn)稱EO型),對(duì)于分子中含聚氧丙烯鏈(簡(jiǎn)稱PO型)或氧乙烯/氧丙烯嵌段聚合鏈產(chǎn)品的表面活性則幾乎未見(jiàn)報(bào)道.本文研究這幾類產(chǎn)品的表面活性與其分子組成的關(guān)系,其分子結(jié)構(gòu)示意如下式:[式中,X=H(EO型)或CH3(PO型)].OOCnH2n+1CNHCH2CH2O(XCHCH2O)mCCHCH2COONaNaSO3DPFAES的制備方法為:將脂肪酸和乙醇胺按摩爾比1∶0.68的比例于180℃下反應(yīng)約2h生成酰胺酯,反應(yīng)過(guò)程中需不斷蒸出生成的水.將反應(yīng)混合物降至室溫后加入脂肪

3、酸重量0.5%的NaOH和脂肪酸摩爾數(shù)0.62的乙醇胺后升溫至80℃,反應(yīng)約4h制得脂肪酸乙醇酰胺,過(guò)剩的乙醇胺用減壓蒸餾法除去.脂肪酸乙醇酰胺與氧乙烯或氧丙烯在脂肪醇重量1%的NaOH存在下于135℃進(jìn)行烷氧基化反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物聚氧化烯烴脂肪酸乙醇酰胺與順丁烯二酸酐以1∶104的摩爾比于100℃下反應(yīng)4h,酯化產(chǎn)物琥珀酸單酯與等摩爾Na2SO3在含水60%的溶液中于100℃磺化約2.5h,制得活性物含量為40%的水溶液.本文中的氧化烯烴聚合數(shù)是指根據(jù)參與反應(yīng)的氧乙烯或氧丙烯量計(jì)算的平均值.表面張力用JZHY-180型界面張力儀測(cè)量.潤(rùn)濕力及泡沫性能的測(cè)量

4、分別依據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO-8022-1984和ISO-1696-1975進(jìn)行,待測(cè)樣品的濃度均為1.0g/L,測(cè)潤(rùn)濕力所用帆布為10支紗4×2+2白帆布(天津帆布廠).測(cè)定均在25℃下進(jìn)行,樣品溶液用去離子水配制.結(jié)果與討論由圖1可知,隨氧化烯烴聚合數(shù)(m)或脂肪酸碳原子數(shù)(n)的增加,臨界膠束濃度(cmc)減小并逐漸趨于平穩(wěn),最小表面張力(
cmc)趨于增大.cmc的這種變化趨勢(shì)類似于醇醚硫酸[5]鹽,而不同于脂肪醇聚氧化烯烴醚系列非離子表面活性劑.后者在氧化烯烴聚合數(shù)不大時(shí),[6]cmc隨m的增加而增大.PO型的cmc均小于對(duì)應(yīng)的EO型,前者的
cmc

5、一般也大于后者.[6][7]
cmc的這種對(duì)比結(jié)果也異于DAPS.對(duì)于后者,EO型的
cmc大于對(duì)應(yīng)的PO型.1997-02-28收稿,1997-07-03修回第14卷第6期應(yīng)用化學(xué)Vol.14No.694應(yīng)用化學(xué)第14卷圖1不同n時(shí)m對(duì)cmc,
cmc及潤(rùn)濕性能的影響1.n=11,X=H;2.n=11,X=CH3;3.n=13,X=H;4.n=13,X=CH3由圖1可知,隨m的增加,EO型的潤(rùn)濕力曲線顯著變差而PO型的潤(rùn)濕力曲線趨于增強(qiáng),但增強(qiáng)的效果不顯著.無(wú)論是EO型還是PO型,n的增加都導(dǎo)致潤(rùn)濕力變差,但對(duì)EO型的影響較為顯著,特別是在氧乙烯聚合數(shù)

6、較大時(shí).PO型的潤(rùn)濕力要優(yōu)于對(duì)應(yīng)的EO型,這一[7]對(duì)比規(guī)律與DAPS相類似.圖2以30s時(shí)的泡沫體積表示起泡能力,圖3以5min與30s時(shí)的泡沫體積之比表示泡沫穩(wěn)定性.由圖2可知,隨m或n的增加,EO型和PO型的起泡力都降低,而二者起泡力的差別不顯著.由圖3可知,EO型和PO型都具有很高的泡沫穩(wěn)定性,二者間泡沫穩(wěn)定性的差別亦不顯著,m或n的變化對(duì)泡沫穩(wěn)定性的影響也不大.圖2不同n時(shí)m對(duì)起泡力的影響圖3不同n時(shí)m對(duì)泡沫穩(wěn)定性的影響以在
-甲基丙烯酸和苯乙烯單體的混合物中作乳化劑為例,研究了部分產(chǎn)品的乳化力,并與參比乳化劑十二烷基硫酸鈉相對(duì)比.乳液的基本配

7、方為:
-甲基丙烯酸0.8mL,苯乙烯3.2mL,乳化劑0.21g(活性物),蒸餾水8mL.乳化劑編號(hào)如下,其中括號(hào)內(nèi)的數(shù)字表示分子內(nèi)氧乙烯或氧丙烯的平均聚合數(shù):1.聚氧乙烯(6)聚氧丙烯(6)十四酸乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉;2.聚氧乙烯(15)月桂酸乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉;3.聚氧乙烯(10)月桂酸乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉;4.聚氧乙烯(1)聚氧丙烯(1)聚氧乙烯(1)十四酸乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉;5.聚氧丙烯(5)月桂酸乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉;6.聚氧乙烯(10)十四酸乙醇酰胺磺基琥珀酸單酯二鈉;7.聚氧丙烯(5)十四酸乙醇酰胺磺基琥

8、珀酸單酯二鈉;8.十二烷基硫酸鈉.第6期吳金川等:聚氧化烯烴脂肪酸乙醇酰胺磺基琥