临界胶束浓度cmc与浊点

电导法测定CTAB的临界胶束浓度及乙醇对它的影响

南昌航空大学13229216宋熠

1 前 言

1．1表面活性剂【1】

表面活性剂是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。由于表面活性剂分子中具有非极性烃链(8个碳原子以上烃链)以及极性基团(如：羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基和醚键等)，使其分子结构具有两亲性。

表活性剂都是由极性和非极性两部分组成的，若按离子的类型来分，可分为以下三类

阴离子型表面活性剂 如羧酸盐（如肥皂，C17H35COONa）、烷基硫酸盐［如十二烷基硫酸钠,CH3（CH2）11SO4Na］、烷基磺酸盐［十二烷基苯磺酸钠，CH3(CH2)11C6H5SO3Na］等。

阳离子型表面活性剂 主要是铵盐，如十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）

1.2.临界胶束浓度【2】

由于表面活性剂具有双亲结构，分子有自水中逃离水相而吸附于界面上的趋势，但当表面吸附达到饱和后，再增加浓度时，表面活性剂分子无法再在表面上进一步吸附，这时为了降低体系能量，活性剂分子会相互聚集，形成胶束，以胶束形式存在于水中的表面活性物质是比较稳定的，表面活性物质在水中开始形成胶束的浓度（或形成胶束所需的最低浓度）称为临界胶束浓度（critical micelle

concentration,CMC）。

1.3.电导法【3】

电导法是利用表面活性剂水溶液电导率随浓度的变化关系，从电导率（к ）对浓度（c）曲线上表现为CMC 前后直线斜率的变化,两条不同斜率的直线的交点所对应的浓度即CMC。

原则上，表面活性剂物理化学性质的突变皆可利用来测定表面活性剂的CMC，目前就报道文献来说，测定表面活性剂CMC如电导法，染料法【4】､增溶作用法【5】､表面张力法【6】和NMR【7】方法等，最常用的是表面张力测定和电导测量｡不同方法测定同一表面活性剂的CMC值有一定的差异，也各有特点｡ 本文利用电导法测定了阳离子型CTAB的CMC值,研究了乙醇对CMC值的影响。

LCST/UCST聚合物体系的系列表征方法

摘 要 LCST/UCST（低/高临界溶解温度）聚合物体系因其特殊的温度响应性性质，在很多领域得到广泛关注和应用，而对这类聚合物的表征方法也有很多，传统的像GPC，FTIR，1HNMR等。但本文主要介绍一些该类体系特殊的表征方法，UV-VIS测浊点，荧光法测CAC（临界胶束聚集浓度），DSC测相变温度以及过程中的热参数，DLS测聚合物或其聚集物的尺寸，OP等直接观察聚集物的形貌特征，若观测对象是凝胶的话，还可以通过普通重量分析法测凝胶的膨胀比。

关键词 LCST 表征 浊点 CAC相转变温度 聚集体尺寸 膨胀比

1、背景介绍

温度响应型聚合物是刺激响应型聚合物中很重要的一种，该类聚合物的水溶液具有一个很重要的参数，就是低临界溶解温度（lower critical solution temperature，LCST）或者高临界溶解温度（high critical solution temperature，UCST）。一般情况下，温度响应型聚合物水溶液体系大多只具有LCST，但特殊情况下，通过外界条件的改变，比如使用混合溶剂，往溶液中加入盐等，可能会改变体系的性能，使其同时具备LCST和UCST。在本文中，主要介绍具有LCST的聚合物体系的系列表征方法。

具有LCST的聚合物在其水溶液中，温度低于LCST时处于溶解状态，但是当温度升高超过LCST时，就会发生相分离，宏观现象表现为体系由透明状态变成乳白色的浑浊状态，这一过程是可逆的。这类聚合物一般是具有两亲性的聚合物，如poly(propylene oxide) (PPO) and

poly(vinyl methyl ether) (PVME)，而含酰胺基团的聚合物又占其中很大一部分，如poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) and poly(N,N’-diethylacryla-mide) (PDEAAM)等。

（一）.Kraft点，浊点（昙点）

温度对增溶作用的影响：

• ★ Kraft点：对于离子型表面活性剂，温度增加到某个温度，表面活性剂的溶解度急剧升高，这一温度即Kraft点。

• ★浊点（昙点）：对于非离子型表面活性剂，温度增加到某个温度，表面活性剂的溶解度急剧下降，溶液出现浑浊，这一温度即浊点。

• 表面活性剂的复配：表面活性剂相互间，或与其它化合物配合使用能提高增溶能力，降低用量。

（二）.CMC

★Def：表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶束，这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。

表面活性剂在溶液中开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。

胶束形状：

球状、棒状、层状

★ 胶束的作用：乳化作用；泡沫作用；分散作用；增溶作用；催化作用

润湿：液体和固体表面接触时，原来的固－气界面消失，形成新的固－液界面的现象。是溶液表面张力下降，溶液表面具有吸附现象的结果。

增溶:脂溶性强的物质在与本身性质相似的胶束中，溶解度可明显增大，形成透明溶液，这一作用称为增溶。增溶体系为热力学上稳定的各向同性溶液。

一定浓度的表面活性剂溶液中溶解的被增溶物质的饱和浓度称为：增容量

乳化：互不相溶的两液相，一相液体以液滴状态分散于另一相中，形成非均匀相液体分散体系（称为乳剂），这一作用称为乳化作用。表面活性剂在此又称为乳化剂，它使一相液体以非常微小液滴状态均匀分散于另一相中。

泡沫：使空气进入溶液中，液体薄膜包围着气体形成泡，由于溶液浮力而升到溶液表面，最终逸出液面形成双分子薄膜。是气体分散在液体中的分散体系。

★ 影响CMC的因素：

1）表面活性剂的结构：

主要包括表面活性剂的碳氢链链长（C↑，CMC↓），碳氢链分支数目（分支多，烃链间作

用力↓，CMC↑）、极性基位置（极性基位于烃链中间，CMC↑）、碳氢链中其它取代基（烃链中有极性基团时，CMC↑）、亲水基团（CMC离子> CMC非离子）

表面活性剂HLB值与浊点的分析测定与计算

表面活性剂之所以能得到广泛的应用就是因为它的两亲性，其两亲性的相对大小称为

HLB 值，是选择和应用表面活性剂的一个重要参考因素，有关表面活性剂 HLB 值的分析和计算已有不少报道，但缺乏完整系统的资料,特别是不同方法的适用性尚未见综合分析比较, 不利于表面活性剂的开发应用, 作者对有关资料进行了归纳整理, 并对有关分析测试和相应的计算方法及其应用范围进行了分析。

1 乳化法

乳化法的原理是用表面活性剂来乳化油相介质时, 当表面活性剂的 HLB 值与油相介质所需的 HLB 值相同时, 生成的乳液稳定性最好。

对于一般的水性表面活性剂, 可以使用松节油 ( 所需 HLB 值为 16) 和棉籽油 ( 所需 HLB 值为 6) 配制一系列需要不同 HLB 值的油相，每 15 份油相中加入 5 份待测表面活性剂，然后加入80份水，搅拌乳化，其中稳定性最好的试样中油相所需的 HLB值就是表面活性剂的HLB 值。

对于油性表面活性剂，可以固定油相为棉籽油，用另外一种水溶性较大的表面活性剂如司盘 60( 所需 HLB 值为 14.9) 与待测表面活性剂配制成不同比例的系列复合乳化剂 ,

根据上述相同的方法。也可测出表面活性剂的 HLB 值。

在应用乳化法时要注意以下两个方面的问题: 一混合表面活性剂的 HLB 值的计算，现在基本上都采用重量加和法，是一种粗略的算法；二是当待测表面活性剂的乳化力较强时，测得的 HLB 值是一个范围。一般的表面活性剂都可以采用乳化法测出 HLB 值。对于特殊新型结构的表面活性剂，采用乳化法也可以得到可靠的结果，此法的缺点是比较繁琐、费时。

2 浊点法/浊数法

浊点法的原理是聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂的 HLB 值与它的水溶液发生混浊的温度之间有一定的关系 , 通过测定浊点可以得知它的 HLB 值。