两性聚合物与阴离子表面活性剂的相互作用
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第三章表面活性剂表面活性剂在药物制剂的制备中被广泛应用,其结构特征是具有亲水性与亲脂性两种基团,其作用是能显著降低分散系的表面(界面)张力,因此可用作乳化剂、助悬剂、增溶剂、促吸收剂、润湿剂、起泡剂与消泡剂、去污剂等,是药用乳剂、悬浊剂、脂质体等的重要辅料.本章重点讨论表面活性剂的基本性质(如CMC值、HLB值、Krafft点与昙点等)与测定方法等。
第一节表面活性剂分类一、表面活性剂(surfactant):具有很强表面活性,加入少量就能使液体表面张力显著下降的物质。
1.①纯液体在一定温度有一定的表面张力,是液体的物理常数.②当在水中加入无机盐或糖类物质时,则水的表面张力略有升高;③当在水中加入低级脂肪醇、脂肪酸时,则水的表面张力下降,称此类物质为水的表面活性物质。
④当在水中加入油酸钠、十二烷基硫酸钠(高级脂肪酸)时,则水的表面张力能够显著的降低,称此类物质为该溶剂的表面活性剂(surfactant)。
2.表面活性剂分子的结构特征:是由具有极性的亲水基和非极性的亲油基组成,而且两部分分处两端。
因此,表面活性剂具有既亲水又亲油的两亲性质,但具有两亲性的分子不一定都是表面活性剂。
3.表面活性剂的吸附性:表面活性剂由于其特殊结构可以在两相界面发生定向排列,来改变两相界面性质。
从而起到润湿、乳化、增溶、絮凝、反絮凝、起泡、消泡的作用。
(1)在溶液中的正吸附:表面活性剂在溶液表面层聚集的现象为正吸附,正吸附改变了溶液表面的性质。
最外层疏水,表现低表面张力,产生较好的润湿性、乳化性、增溶性、起泡性.(2)在固体表面的吸附:表面活性剂溶液与固体接触时,表面活性剂分子可能在固体表面发生吸附,使固体表面性质发生改变,易于润湿.二、表面活性剂的类型1。
表面活性剂分类方法有多种,根据来源可分为天然表面活性剂与合成表面活性剂;2。
根据溶解性质可分为水溶性表面活性剂与油溶性表面活性剂;3。
根据极性基团的解离性质分为离子型表面活性剂与非离子型表面活性剂两大类;再根据离子型表面活性剂所带电荷,又分为阳离子、阴离子、两性离子表面活性剂。
亲水整理剂类别
亲水整理剂是一类化学品,可以增强纤维材料(如织物、纸张等)的亲水性能,使其具有更好的润湿性和吸水性。
根据不同的应用和化学成分,亲水整理剂可以分为以下几个主要类别:
1. 表面活性剂类亲水整理剂:包括非离子型、阴离子型、阳离子型和两性离子型表面活性剂,通过改善纤维表面张力,提高纤维与水的相互作用,从而增强纤维的亲水性。
2. 聚合物类亲水整理剂:常见的聚合物包括聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚醚等,它们可以在纤维表面形成覆盖层或孔隙结构,提高纤维的亲水性和吸湿性。
3. 硅油类亲水整理剂:属于无机亲水整理剂,通过在纤维表面形成一层保护膜,增加纤维与水的接触角,从而提高纤维的亲水性。
4. 环氧树脂类亲水整理剂:环氧树脂可以在纤维表面形成一层亲水薄膜,提高纤维的润湿性和吸湿性。
5. 硅烷类亲水整理剂:硅烷类化合物可以通过与纤维表面
反应生成化学键,从而增强纤维的亲水性。
需要根据具体应用场景和需求选择适合的亲水整理剂,并遵循相应的使用方法和配方。
两亲化合物名词解释在化学中,两亲化合物(amphiphile)是指具有两亲性质的分子。
这类化合物具有一种特殊的性质,即在同一分子中同时含有亲水基团和亲油基团。
这种分子结构使得两亲化合物在溶液中能够同时与水和其他有机溶剂相溶。
两亲化合物在许多领域具有重要的应用,如洗涤剂、化妆品、药物输送、生物材料等。
一、定义两亲化合物,又称为表面活性剂(surfactant),是指在同一分子中同时含有亲水基团和亲油基团的化合物。
亲水基团通常是指能够与水分子相互作用的原子或基团,如羟基、磺酸基等;亲油基团则是指能够与非极性有机溶剂相互作用的原子或基团,如长链烃基、酯基等。
由于两亲化合物在同一分子中兼具亲水亲油性质,因此能够在不同环境中自由扩散,如在水中扩散到空气中,或在有机溶剂中扩散到水中。
二、分类根据亲水基团和亲油基团的数量和类型,两亲化合物可以分为以下几类:1. 单组分表面活性剂:这类化合物仅包含一个亲水基团和一个亲油基团。
例如,阴离子表面活性剂(如硫酸钠)和两性表面活性剂(如磷酸酯)。
2. 双组分表面活性剂:这类化合物包含两个不同的亲水基团和亲油基团。
例如,阳离子表面活性剂(如季铵盐)和非离子表面活性剂(如聚氧乙烯醇)。
三、应用两亲化合物在许多领域具有重要的应用,主要包括以下几个方面:1. 洗涤剂:两亲化合物作为表面活性剂,能够降低水中的表面张力,使油渍更容易从衣物上去除。
此外,它们还能够降低水与空气之间的界面张力,有助于泡沫的产生和稳定性。
2. 化妆品:两亲化合物在化妆品中用作乳化剂、增稠剂等,有助于提高产品的稳定性和性能。
例如,阴离子表面活性剂可以用于洗发水中,有助于去除头发上的油脂和污垢。
3. 药物输送:两亲化合物可以作为药物载体,将药物输送到特定的组织或细胞中。
例如,阳离子表面活性剂可以将药物输送到带负电荷的细胞表面,从而提高药物的生物利用度和靶向性。
4. 生物材料:两亲化合物可以用于制备生物相容性的材料,如纳米纤维、纳米颗粒等。
表面活性剂的作用原理与应用作者:叶聪杨飞李勇来源:《科学与财富》2019年第09期摘要:表面活性剂通过在气液两相界面吸附降低水的表面张力,也可以通过吸附在液体界面间来降低油水界面张力。
表面活性剂系统的热动力学很重要,不论是理论上还是实践上。
因为表面活性剂系统代表的是介于有序和无序物质状态之间的系统。
表面活性剂溶液可能含有有序相和无序相。
胶束——表面活性剂分子的亲脂尾端聚于胶束内部,避免与极性的水分子接触;分子的极性亲水头端则露于外部,与极性的水分子发生作用,并对胶束内部的憎水基团产生保护作用。
关键词:表面活性剂;合成;分类;作用原理近年来,表面活性剂在生命科学、能源科学、信息材料以及许多现代高新技术中发挥了重要作用。
表面活性剂一般为具有亲水与疏水基团的有机两性分子,可溶于有机溶液和水溶液。
亲水基团常为极性的基团,如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐,也可是羟基、酰胺基、醚键等;而憎水基团常为非极性烃链,如8个碳原子以上烃链。
表面活性剂分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂等。
它是一大类有机化合物,他们的性质极具特色,应用极为灵活、广泛,有很大的实用价值和理论意义。
一、表面活性剂的分类表面活性剂的分类方法很多,根据疏水基结构进行分类,分直链、支链、芳香链、含氟长链等;根据亲水基进行分类,分为羧酸盐、硫酸盐、季铵盐、PEO衍生物、内酯等;有些研究者根据其分子构成的离子性分成离子型、非离子型等,按极性基团的解离性质分类1、阴离子表面活性剂:硬脂酸,十二烷基苯磺酸钠肥皂类。
系高级脂肪酸的盐,通式:(RCOOˉ)nM。
硫酸化物RO-SO3-M。
主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类。
磺酸化物R-SO3-M。
属于这类的有脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物和烷基萘磺酸化物。
2、阳离子表面活性剂:季铵化物该类表面活性剂起作用的部分是阳离子,因此称为阳性皂。
其分子结构主要部分是一个五价氮原子,所以也称为季铵化合物。
其特点是水溶性大,在酸性与碱性溶液中较稳定,具有良好的表面活性作用和杀菌作用。
非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂(non-ionic surface active agent)它在水溶液中不产生离子的一种表面活性剂。
它在水中的溶解是由于它具有对水亲和力很强的官能团。
非离子表面活性剂和阴离子类型相比较,乳化能力更高,并具有一定的耐硬水能力,是净洗剂、乳化剂配方中不可或缺的成分。
当然,与阴离子表面活性剂相比,非离子表面活性剂也存在一些缺陷,如浊点限制、不耐碱、价格较高等。
非离子表面活性剂大多为液态和浆状态,它在水中的溶解度随温度升高而降低。
非离子表面活性剂具有良好的洗涤、分散、乳化、润湿、增溶、匀染、防腐蚀、和保护胶体等多种性能,广泛地用于纺织、造纸、食品、塑料、皮革、毛皮、玻璃、石油、化纤、医药、农药、涂料、染料、化肥、胶片、照相、金属加工、选矿、建材、环保、化妆品、消防和农业等各方面。
种类:烷基酚的聚氧乙烯醚TX与NP是同一产品,为壬基酚的聚氧乙烯醚。
OP则是辛基酚的聚氧乙烯醚。
两种烷基酚醚的区别在于OP为14碳的碳链,TX/NP多出一个碳,为15个碳的碳链。
OP 的乳化性和渗透性能好于TX/NP,分散性能差于TX/NP。
OP的浊点和HLB值均高于TX/NP,OP的泡沫要低于TX/NP。
具体在应用方面,OP更适合做乳化剂和较高温度条件下使用。
TX/NP适合温度低的条件下使用,性能更加全面,多用于净洗领域。
烷基酚聚氧乙烯醚虽然对环境不友好,但是其乳化净洗效果还是相当出众,在农业、工业硬表面清洗等不要求APEO的领域,仍然发挥巨大作用脂肪醇聚氧乙烯醚月桂醇聚氧乙烯醚(AEO系列)12-14碳伯醇聚氧乙烯醚(MOA系列)12-14碳仲醇聚氧乙烯醚支链化13碳格尔伯特醇聚氧乙烯醚支链化10碳格尔伯特醇聚氧乙烯醚直链的10碳醇聚氧乙烯醚直链的8碳辛醇聚氧乙烯醚(JFC)直链的8碳异辛醇聚氧乙烯醚(JFC-2或JFC-E)AEO系列:价格最便宜,生产工艺最成熟,并且成品AEO月桂醇残余较低,但是乳化效果和分散效果跟其它醇醚相比较差,长期储存亦有分层现状。
新型表面活性剂摘要近年来,特别是20世纪90年代以来,一些具有特殊结构的新型表面活性剂被相继开发。
它们有的是在普通表面活性剂的基础上进行结构修饰(如引人一些特殊基团),有的是对一些本来不具有表面活性的物质进行结构修饰,有些是从天然产物中发现的具有两亲性结构的物质,更有一些是合成的具有全新结构的表面活性剂。
这些表面活性剂不仅为表面活性剂结构与性能关系的研究提供了合适的对象,还具有传统表面活性剂所不具备的新性质,特别是具有针对某些特殊需要的功能。
本文简述了今年来新型表面活性剂的合成制备,介绍新一代表面活性剂的性能。
关键词新型表面活性剂合成性能引言表面活性剂具有吸附于物质表面,使其表面性质发生变化的特性,它的分子构造由亲水基和憎水基两部分组成,通常的表面活性剂几乎全是分子量为数百(300左右)的低分子量物质。
高分子表面活性剂是指那些分子量在数千以上并具有表面活性功能的高分子化合物。
随着高分子化学工业的迅速发展,各种具有表面活性的高分子化合物引起了人们广泛注意。
最早的高分子表面活性剂有淀粉、纤维素及其衍生物等天然水溶性高分子化合物[1]。
1951年Stauss将含有表面活性基团的聚合物--- 聚l-十二烷-4-乙烯吡啶溴化物命名为聚皂[2],从而出现了合成高分子表面活性剂。
1954年,美国Wyandotte公司发表了聚(氧乙烯-氧丙烯)嵌段共聚物作为非离子高分子表面活性剂的报道以后,各种合成高分子表面活性剂相继开发并应用于各种领域。
与常用的低分子表面活性剂相比,高分子表面活性剂降低表面张力的能力差,成本偏高,始终未能占据表面活性剂领域的优势。
近十余年来由于能源工业(强化采油、燃油乳化、油/煤乳化)、涂料工业(无皂聚合、高浓度胶乳)、膜科学(仿生膜、LB膜)的需要,高分子表面活性剂研究有了新的进展,得到了性能良好的氧化乙烯、硅氧烷共聚物、乙烯亚胺共聚物、乙烯基醚共聚物、烷基酚、甲醛缩合物、氧化乙烯共聚物等品种。
耐强酸强碱表面活性剂也叫两性表面活性剂,是在同一分子中既含有阴离子亲水基又含有阳离子亲水基的表面活性剂。
耐强酸强碱表面活性剂生产厂家哪家好?淮南华俊新材料科技有限公司来为您解答!耐强酸强碱表面活性剂最大特征在于它既能给出质子又能接受质子。
在使用过程中具有以下特点:对织物有优异的柔软平滑性和抗静电性;有一定的杀菌性和抑霉性;有良好的乳化性和分散性。
它是一种温和性的表面活性剂。
耐强酸强碱表面活性剂分子与单一的阴离子型、阳离子型不同,在分子的一端同时存在有酸性基和碱性基。
酸性基大都是羧基、磺酸基或磷酸基,碱性基则为胺基或季铵基,能与阴离子、非离子型表面活性剂混配,能耐酸、碱、盐以及碱土金属盐。
蛋黄里的卵磷脂是天然的耐强酸强碱表面活性剂。
现在常用的人工合成耐强酸强碱表面活性剂,其阴离子部分大多是羧酸基,也淮南华俊新材料科技有限公司有少数是磺酸基。
其阳离子部分大多是胺盐或季胺盐。
由胺盐构成阳离子部分的叫氨基酸型;由季胺盐构成阳离子部分的叫甜菜碱型。
耐强酸强碱表面活性剂通常具有良好的洗涤、分散、乳化、杀菌、柔软纤维和抗静电等性能,可用作织物整理助剂、染色助剂、钙皂分散剂、干洗表面活性剂和金属缓蚀剂等。
但是,这类表面活性剂的价格较贵,实际应用范围较其他类型的表面活性剂小。
淮南华俊新材料科技有限公司是安徽省高新技术企业,目前增设上海、广州两家办事处。
是以表面活性剂和聚丙烯酸及丙烯酰胺系列聚合物的研发、生产、销售于一体的企业,产品广泛应用于日化、石油开采、水处理、农药助剂、水性涂料、金属加工液等多个领域。
我公司的主要产品有阳离子表面活性剂系列、两性表面活性剂系列、非离子表面活性剂系列、增稠剂系列产品以及其他产品。
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第6章两性表面活性剂6.1 两性表面活性剂概述6.1.1 两性表面活性剂的特性两性表面活性剂的特性1.具有等电点;2.可以和所有其他类型的表面活性剂复配;3.毒性低、对皮肤眼睛刺激性小;4.耐水硬性和耐高浓度电解质性好,甚至在海水中也可以有效地使用;5.对织物有优异的柔软平滑性和抗静电性;6.具有良好的乳化性和分散性;7.具有良好的润湿性和发泡性;8.有一定的杀菌性和抑霉性;9.良好的生物降解性。
6.1.2 两性表面活性剂的分类1.按阴离子部分的亲水基团分类(1)羧酸盐型(2)磺酸盐型(3)硫酸酯盐型(4)磷酸酯盐型(1)羧酸盐型(阴离子结构 -COOM)(2)磺酸盐型(阴离子结构 -SO3M)咪唑啉型结构通式3M)氨基酸型结构通式甜菜碱型结构通式咪唑啉型结构通式2.按整体化学结构分类 (1)甜菜碱型甜菜碱是在分子内以季铵盐基作为阳离子部分、以羧基作为阴离子部分的化合物。
最具代表性的结构:阴离子部分还可以是磺酸基、硫酸酯基;阳离子部分还可以是磷、硫。
(2)咪唑啉型(3)氨基酸型β-氨基丙酸型α-亚氨基羧酸型特点:对环境和生物体的安全性高,对皮肤和头发有亲和性,最好的应用前景是对安全性要求极高的化妆品。
(4)氧化胺型6.2 两性表面活性剂的性质 1.两性表面活性剂的等电点两性界面活性剂的最大特征在于它既能给出质子,又能接受质子。
以β-N-烷基氨基羧酸型两性界面活性剂为例,它在酸性及碱性介质中呈显如下的平衡:又如,甜菜碱在酸性及碱性介质中呈显如下的平衡:可见,两性表面活性剂的所带电荷随其应用介质或溶液的pH 值的变化而引起很大的不同。
在静电场中,由于电荷作用,阴离子形式存在的两性表面活性剂离子将向阳极移动,以阳离子形式存在的离子将向阴极移动。
在一个狭窄的pH值范围内,两性表面活性剂以内盐的形式存在,此时将该表面活性剂的溶液放在静电场中时,溶液中的双离子将不向任何方向移动,即分子内的净电荷为零。
此时溶液的pH值被称为该表面活性剂的等电点,确切讲应为等电区或等电带。
缔合增稠剂的制法及影响增稠效果的因素缔合增稠剂是近年来出现的一种新型增稠剂,因其在水溶液中具有类似表面活性剂的性质以及其独特的增稠作用机理,使其表现出特殊的性质与行为。
文中对缔合增稠剂的作用机理、制备方法进行了系统的阐述,着重介绍了影响缔合增稠剂的增稠效果以及缔合增稠剂与水性涂料中其他组分的相互作用,并指出了缔合增稠...详细内容:缔合增稠剂是近年来出现的一种新型增稠剂,因其在水溶液中具有类似表面活性剂的性质以及其独特的增稠作用机理,使其表现出特殊的性质与行为。
文中对缔合增稠剂的作用机理、制备方法进行了系统的阐述,着重介绍了影响缔合增稠剂的增稠效果以及缔合增稠剂与水性涂料中其他组分的相互作用,并指出了缔合增稠剂的发展方向。
关键词:缔合增稠剂;增稠机理;制备方法;相互作用;水性涂料0 引言增稠剂对控制体系的流变性起着非常重要的作用,尤其是在乳胶漆或胶粘剂中,它能够赋予产品优良的施工性能和物理化学稳定性能。
例如在水性涂料中加入适量的增稠剂可以改善乳胶漆触变性、防流挂性及贮存稳定性等。
最初涂料用的增稠剂是纤维素类 ( 羟乙基纤维素及羟丙基甲基纤维素 ) 。
但其不能满足涂料流变性能的要求,并易受微生物的破坏,使用受到限制。
随后人们又开发了碱溶性增稠剂,这类增稠剂的分子链上含有一定量的羧基,当用碱中和时,可以迅速从低黏度的分散体系转变成水溶性透明黏稠体,整个体系的黏度骤然升高。
其特征是相对分子质量高、流动黏度低,并能与各类乳液及水溶性体系很好混容,不易发生生物降解,增稠效果明显。
但其流变性能不够理想,对电解质敏感,黏度不太稳定。
缔合增稠剂的出现无疑是一重大进展,利用这种疏水改性聚合物可分别调整高、低剪切速率时的黏度,克服了胶态分散体在剪切速率低时黏度往往偏高,使涂料的流动性和流平性变差,而剪切速率高时黏度往往偏低,使涂料不能顺利地从辊涂机转移到被涂物上的缺点。
1 缔合增稠剂及其增稠机理缔合增稠剂是疏水缔合型水溶性聚合物,一般是指在亲水性大分子链上带有少量疏水基团的水溶性聚合物。
阴离子表面活性剂去除阴离子表面活性剂的应用表面活性剂具有良好的洗涤、润湿、乳化及增容等特性。
表面活性剂废水来源很广,如家庭厨房废水、酒店宾馆废水、洗衣房废水中均含有阴离子表面活性剂(LAS),洗涤、化工、纺织等行业也产生大量含表面活性剂的废水。
废水中除了含有表面活性剂和其乳化携带的胶体污染物外,还含有助剂、漂白剂和油类物质等,废水一般偏碱性。
阴离子型表面活性剂是表面活性剂的一类,特点是在水中能生成憎水性的阴离子。
在表面活性剂的生产中,阴离子表面活性剂是产量最大、品种最多的一类产品。
它既是日化产品洗涤剂、化妆品的主要活性组分,在其他诸多工业领域也有广泛用途。
无论是在工业领域还是民用领域,阴离子表面活性剂均可以发挥重要的作用。
例如肥皂在水中能生成具有长链脂肪酸基的阴离子rCOO。
主要有肥皂、烷基磺酸钠、烷基芳基磺酸钠、烷基硫酸钠、仲烷基硫酸钠等。
常用作洗涤剂、润湿剂、乳化剂和分散剂。
不行与阳离子型表面活性剂一同使用,因在水溶液中将生成沉淀而失去效力。
阴离子表面活性剂的危害阴离子表面活性剂具有抑制和杀死微生物的作用,而且还抑制其他有毒物质的降解,同时表面活性剂在水中气泡而降低水中复氧速率和充氧程度,使水质变坏,若不经处理直接排入水体,将造成湖泊、河流等水体的富养分化问题。
阴离子表面活性剂去除1、混凝法由于上面提到,阴离子表面活性剂不行与阳离子型表面活性剂一同使用,因在水溶液中将生成沉淀而失去效力。
所以去除阴离子表面活性剂可使用混凝法。
混凝反应不仅能去除废水中胶体颗粒和吸附在胶体表面上的表面活性剂,还能与溶解在水相中的表面活性剂形成难溶性的沉淀。
常用于表面活性剂废水处理的混凝剂有铁盐、铝盐及其聚合物和各种有机混凝剂。
2、吸附法吸附法是利用吸附剂的多孔性和大的比表面积,将废水中的污染物吸附在表面从而达到分别目的。
常用的吸附剂有活性炭、吸附树脂、硅藻土、高岭土等。
吸附法优点是速度快、稳定性好、设备占地小,主要缺点是投资较高、吸附剂再生困难、预处理要求较高。
表面活性剂对起泡的影响和作用夏善慧应用化学0801 2008010744摘要:泡沫是气体分散在液体中的分散体系,其中气体是分散相,液体是分散介质。
泡沫属于热力学不稳定体系,泡沫的不稳定性在于体系具有较大的界面面积和较高的表面能,所以体系具有减少界面面积使其能量降到最低的自发趋势。
纯液体是不能形成气泡的,除非有表面活性物质存在。
能够起泡的表面活性物质主要有三类:表面活性剂、高分子聚合物和固体颗粒,本文就表面活性剂来进行研究。
关键词:泡沫,起泡性,稳定性,表面活性剂引言:由液体薄膜或固体薄膜隔离开的气泡聚集体称为泡沫。
啤酒、香槟、肥皂水、皂角或水溶液等在搅拌下形成的泡沫称为液体泡沫;面包、蛋糕、山药汁等弹性大的物质,以及饼干、泡沫水泥、泡沫塑料、泡沫玻璃等为固体泡沫。
在液体泡沫中,液体和气体的界面起着重要作用。
由液体和气体形成的泡沫称为两相泡沫,当其中有固体粉末时,例如在选矿时形成的泡沫称为多相泡沫。
因此,起泡现象与化学工业的各种过程及日常生活密切相关。
根据吉布斯吸附公式,在形成泡沫过程中,溶液中的表面活性剂吸附在气-液界面上。
在液体泡沫中,液体和气体的界面起着重要作用。
在液体泡沫中各气泡相交外形成所谓拉普拉斯交界,如图一的P点处。
根据拉普拉斯公式(Ap=2r/R),溶液中P 点的压力小于A点,故液体自发地从A向P处流动,于是液膜逐渐变薄,此过程称为泡沫排液过程,当液膜变薄到一定程度,便导致液膜破裂,泡沫破坏。
图一泡沫交界1.表面活性剂的起泡力和泡沫稳定性1.1.起泡力。
若将丁醇稀水溶液和皂角苷稀溶液分别置于试管并加以摇动,发现前者形成大量泡沫,后者形成少量泡沫,但丁醇水溶液泡沫很快消失,而皂角苷水溶液泡沫不易消失。
因此不能简单地讲哪种溶液起泡力好,因为起泡和泡沫稳定两者的标准是不同的。
由丁醇水溶液形成的稳定性小的泡沫,称为不稳定泡沫;由皂角苷水溶液形成的寿命长的泡沫,称为稳定泡沫。
起泡力的大小是以在一定条件下,摇动或搅拌时产生的泡沫多少来评定的。
两性聚合物与阴离子表面活性剂的相互作用
【摘要】制备了一种两性聚合物,利用粘度法、界面张力法研究了两性聚合物与阴离子表面活性剂在溶液中的相互作用。
实验结果表明:随着表面活性剂的增加,聚合物溶液粘度先增加、再降低;同时,聚合物对阴离子表面活性剂的界面性能也有较大影响,聚合物的加入使表面活性剂降低油/水界面张力的能力增大,油/水界面张力达到平衡所需时间缩短。
【关键词】两性聚合物阴离子表面活性剂粘度界面张力
1 引言
水溶性两性聚合物(water-soluble amphoteric polymers)是分子链上含有正负两种电荷的水溶性高分子。
普通聚合物溶液通常随着矿化度的增加,其粘度明显下降。
与仅含有一种电荷的阳离子型或阴离子型聚合物相比,两性离子型聚合物的性能更为独特。
在盐溶液中,其粘度非但不降低,反而增高,与常见聚合物是不同的。
因为正负电荷基团同时存在于两性聚合物中,并且正负电荷基团的数目相等,形成的两性离子聚合物呈电中性,所以这类聚合物表现出反聚电解质溶液行为。
普通的聚合物分子结构中只有一种电荷,分子间的作用力为静电排斥力。
在水溶液中,这种静电排斥作用使分子链形态较为舒展,因此表现出流体力学体积大,导致聚合物粘度大;在盐溶液中,盐所电离出的离子使分子基团间沿聚合物分子链的静电排斥力作用减弱,结果是聚合物分子链蜷曲,宏观上表现出粘度明显下降,这就是一般聚合物的聚电解质效应。
近年来,季铵盐阳离子和磺酸盐阴离子聚合物倍受关注。
学者们希望在医药、水处理、纺织、湍流减阻、油田开采、胶体保护等方面能很好的应用两性聚合物。
有研究表明,此类聚合物在油田钻井液的研究中有着广泛的应用。
2 实验部分
该聚合物反应为三元共聚反应,羧酸基甜菜碱单体、丙烯酰胺和实验室自制的疏水单体共聚反应。
羧酸基甜菜碱单体和疏水单体实验室已经制好,因此本文只需要原理中的第三步,及聚合物的合成。
该实验中采用共聚法来合成两性聚合物,引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠氧化还原体系。
合成步骤为:在广口瓶中按投料比依次加入AM、羧酸基甜菜碱单体及疏水单体,以蒸馏水为溶剂,磁力搅拌使其完全溶解。
然后通入氮气除去广口瓶中液体上部的氧气。
除完氧气后,加入引发剂,继续搅拌,广口瓶中溶液开始变粘,说明引发了聚合反应,将广口瓶放在恒温水浴中恒温反应4小时。
(反应完成之后,用无水乙醇反复洗涤合成出的聚合物,洗完后尽可能的把聚合物剪碎,放在60度的真空干燥箱中烘干。
3 实验结果和分析
配制一系列不同浓度的表面活性剂溶液,该系列表面活性剂中聚合物的加量分别为:0mg/L,1000mg/L,2000mg/L。
测定这些溶液在温度在25℃,转速为
6000rad/min时与模拟油的界面张力与浓度曲线,结果如图1:
由图1可以看出:加入了聚合物的表面活性剂与模拟油的界面张力变化趋势相似。
不同的是加入聚合物后,表面活性剂与模拟油的界面张力值低于纯表面活性剂溶液与模拟油的界面张力。
且随着聚合物的增加,界面张力值降低的越大。
两性聚合物SDBS体系出现这种现象,说明随着聚合物浓度的增加,它与表面活性的协同作用增强,使其降低油水界面张力的能力逐渐增强。
但是随着表面活性剂浓度的增大,与聚合物分子作用的表面活性剂分子增多,使得自由的表面活性剂分子数目变少,吸附在油水界面层的表活剂分子数目不会因为浓度的升高而增多,因此体系的界面张力在CMC后趋于平稳。
配制一系列的不同浓度SDBS下的聚合物溶液,聚合物浓度为10000mg/L,表面活性剂浓度从100mg/L到1000mg/L,待溶液混合均匀后,测得粘度,聚表混合溶液的表观粘度随阴离子表面活性剂SDBS的变化有以下特点:
(1)两性聚合物溶液的表观粘度随着表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)浓度增高的变化趋势是聚合物粘度先升高后降低。
(2)聚合物溶液粘度随着表面活性剂的浓度的增加先急剧上升,在400mg/L 时达到峰值,由最初的17.7 mPa·s上升到271.2 mPa·s,粘度翻了15倍;随着表面活性剂的加入,聚合物溶液表观粘度下降,然后趋于平缓。
当在聚合物溶液中加入阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠后,聚合物的疏水基开始与表面活性剂的疏水基形成混合胶束,形成了大规模、稠密的空间结构,致使聚合物的粘度迅速上升。
(如图所示,在表面活性剂的加入量在100-400mg/L 时,聚合物的粘度急剧上升。
随着表面活性剂SDBS的继续加入,溶液中的聚集体继续增加,使得每个聚集体中的疏水链变有所变化,即聚合物分子间的缔合开始被拆散,因此体系的粘度迅速下降。
当溶液中的缔合结构完全被加入的表面活性剂分散时,溶液的表观粘度随着表面活性剂的加入粘度变化趋于平稳。
4 结论
用羧酸基甜菜碱单体、实验室自制疏水单体和丙烯酰胺合成了一种三元共聚的两性聚合物,并对其抗盐性能进行了评价:
(1)该聚合物与阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠有着很好的协同作用,聚合物的加入使阴离子表面活性剂SDBS与模拟油界面张力稳态值降低;在SDBS与聚合物的混合体系中,不同的聚合物浓度相同表面活性剂浓度时,混合体系比单一相同浓度表面活性剂更能降低油水界面张力。
(2)两性聚合物溶液的表观粘度随着表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的浓度先升高后降低。
加入表面活性剂后,使聚合物的分子链开始伸展,就表现为聚合物粘度的升高。
参考文献
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