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1、第27卷第5期應(yīng)用化學(xué)Vol27No.52010年5月CHINESEJ0URNALOFAPPLIEDCHEMISTRYMav201O全氟丁基磺酸鈉與辛基三乙基溴化銨的相互作用周洪濤。邢航余海謙吳劍。肖進(jìn)新(。中國(guó)石油大學(xué)(華東)石油工程學(xué)院青島;北京氟樂(lè)邦表面活性劑技術(shù)研究所北京10oo80)摘要通過(guò)測(cè)定辛基三乙基溴化銨(CHN(CH:CH,)Br,CNE)與全氟丁基磺酸鈉(cFs0Na,cF)組成的不同混合比的碳?xì)湟惶挤?fù)離子表面活性劑混合體系的表面張力,得到不同摩爾比時(shí)C。NE—CF體系的臨界膠束濃度(omc)、cmc處的表面張力(',?)、總飽和吸附量、不同
2、表面張力時(shí)表面吸附層的組成,利用Gibbs-Duhem方程求得cmc處的膠團(tuán)組成。采用規(guī)則溶液理淪計(jì)算了膠團(tuán)中分子問(wèn)相互作用參數(shù)(),并求得cmc以上的膠團(tuán)組成。實(shí)驗(yàn)表明.cNE—CF復(fù)配體系的cmc遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于單體系的cmc,這也體現(xiàn)在該體系的盧負(fù)值很大,膠團(tuán)內(nèi)分子相互作用很強(qiáng)。但是CF與C。NE復(fù)配后?較CF體系的變化幅度不是特別大(。降低2~4mN/m),這是由于CNE—CF碳鏈的不對(duì)稱(chēng)性導(dǎo)致部分CNE的碳鏈在溶液表面彎曲而覆蓋了CF端基CF3基團(tuán)。表面吸附層中氟表面活性劑相對(duì)于本體溶液是富集的,即使對(duì)于CNE大大過(guò)量的體系,表面吸附層組成也在等摩爾附近;對(duì)于CF
3、過(guò)量的體系,CF在表麗吸附層中的比例比溶液中的略高。隨著表面張力的降低,表面吸附層的組成相對(duì)更偏向于氟表面活性劑。cmc處的膠團(tuán)組成隨著體系中CF含量的增大偏向于形成顯著富含cF的膠團(tuán),對(duì)于CNE大大過(guò)量的體系,膠團(tuán)組成接近等摩爾。Chic之后的膠團(tuán)組成接近等摩爾,主要?dú)w因于此時(shí)靜電相互作用占主導(dǎo),這和溶液配制過(guò)程中發(fā)現(xiàn)復(fù)配體系超過(guò)omc一定濃度后就易生成沉淀的現(xiàn)象是相符的。關(guān)鍵詞正負(fù)離子表面活性劑,表面張力,氟表面活性劑,表面吸附,相互作用參數(shù),鹽效應(yīng)中圖分類(lèi)號(hào):0648文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1000-0518(2010)05-0572-07DOI:10.372
4、4/SP.J.1095.2010.9045l氟表面活性劑是普通表面活性劑碳?xì)滏溨袣湓尤炕虿糠直环尤〈奶胤N表面活性劑,是迄今為止已知的表面活性劑中表面活性最高的一種』。氟表面活性劑具有高熱穩(wěn)定性、高化學(xué)穩(wěn)定性和碳氟鏈既疏水又疏油的特點(diǎn)J,使得氟表面活性劑在很多領(lǐng)域具有普通表面活性劑不可替代的用途l3J。一個(gè)典型的例子是水成膜泡沫滅火劑的機(jī)理,其中氟表面活性劑顯著降低水的表面張力,使得其水溶液可在油面上鋪展形成一層水膜,從而使油和空氣隔絕,可以快速、高效地?fù)錅缬皖?lèi)火災(zāi)J。目前,常用的氟表面活性劑中的碳氟鏈一般在8個(gè)碳,但是隨著環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)和國(guó)際上對(duì)于氟表
5、面活性劑生物降解的關(guān)注,國(guó)際上已頒布逐步禁止和取代使用≥c8的氟表面活性劑的協(xié)議_6J,我國(guó)加入這個(gè)協(xié)議也是未來(lái)的必然趨勢(shì)??紤]到氟表面活性劑在諸多應(yīng)用領(lǐng)域中的不可替代性,作者關(guān)注能否利用短碳鏈的4個(gè)碳的氟表面活性劑達(dá)到長(zhǎng)鏈氟表面活性劑的效果,而且短鏈氟表面活性劑的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是原料成本和長(zhǎng)鏈氟表面活性劑相比可大大降低。由于在所有的表面活性劑復(fù)配體系中,正、負(fù)離子表面活性劑混合體系具有最強(qiáng)的協(xié)同效應(yīng),本文試圖采用在短鏈的氟表面活性劑中復(fù)配反電性的碳?xì)浔砻婊钚詣┑姆椒ㄕ业奖砻鎻埩苄〉捏w系。本文選用的體系為全氟丁基磺酸鈉(CF。SONa,cF)和辛基三乙基溴化銨(cH,
6、N(CHCH,)Br,C。NE)。這2種物質(zhì)由于碳鏈太短一般來(lái)說(shuō)均不能算嚴(yán)格意義的表面活性劑(或稱(chēng)為“邊緣”表面活性劑),本文嘗試將二者復(fù)配以期達(dá)到高表面活性的目的,同時(shí)希望通過(guò)二者的復(fù)配,降低CF的用量,從而降低成本。本文研究了cF及其加鹽體系、不同摩爾比的CNE.CF混合體系并對(duì)其表面吸附層性質(zhì)和溶液性質(zhì)進(jìn)行了分析。2009-07-09收稿,2009-09-21修回通訊聯(lián)系人:肖進(jìn)新,男,博士;E-mail:xiaojinxin@pku.edu.13n;研究方向:膠體與界面化學(xué)第5期周洪濤等:全氟丁基磺酸鈉與辛基三乙基溴化銨的相互作用5731實(shí)驗(yàn)部分1.1試劑和
7、儀器全氟丁基磺酸鈉(98%)和辛基三乙基溴化銨(分析純,北京氟樂(lè)邦表面活性劑技術(shù)研究所);NaC1為分析純。溶液均用去離子水配制。表面張力采用滴體積法測(cè)定j。表面活性劑的臨界膠束濃度(one)和cmc處的表面張力(?)由y-lgc曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)求出。所有實(shí)驗(yàn)均在(25±0.05)oC下測(cè)定。1.2理論計(jì)算部分利用Gibbs吸附公式計(jì)算溶液的飽和吸附量,1。r一一一一——r1、nRTdlnC2.303nRTdlgc通過(guò)y-lgc曲線的斜率代人(1)式可得到飽和吸附量廠,其中對(duì)于不同的表面活性劑體系,n為1或28J?;旌象w系式(1)得到的是總飽和吸附量。.混合體系根據(jù)