全氟丁基磺酸钠与辛基三乙基溴化铵的相互作用.pdf

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1、第27卷第5期应用化学Vol27No．52010年5月CHINESEJ0URNALOFAPPLIEDCHEMISTRYMav201O全氟丁基磺酸钠与辛基三乙基溴化铵的相互作用周洪涛。邢航余海谦吴剑。肖进新(。中国石油大学(华东)石油工程学院青岛；北京氟乐邦表面活性剂技术研究所北京10oo80)摘要通过测定辛基三乙基溴化铵(CHN(CH：CH，)Br，CNE)与全氟丁基磺酸钠(cFs0Na，cF)组成的不同混合比的碳氢一碳氟正负离子表面活性剂混合体系的表面张力，得到不同摩尔比时C。NE—CF体系的临界胶束浓度(omc)、cmc处的表面张力('，⋯)、总饱和吸附量、不同

2、表面张力时表面吸附层的组成，利用Gibbs-Duhem方程求得cmc处的胶团组成。采用规则溶液理沦计算了胶团中分子问相互作用参数()，并求得cmc以上的胶团组成。实验表明．cNE—CF复配体系的cmc远远小于单体系的cmc，这也体现在该体系的卢负值很大，胶团内分子相互作用很强。但是CF与C。NE复配后⋯较CF体系的变化幅度不是特别大(。降低2～4mN／m)，这是由于CNE—CF碳链的不对称性导致部分CNE的碳链在溶液表面弯曲而覆盖了CF端基CF3基团。表面吸附层中氟表面活性剂相对于本体溶液是富集的，即使对于CNE大大过量的体系，表面吸附层组成也在等摩尔附近；对于CF

3、过量的体系，CF在表丽吸附层中的比例比溶液中的略高。随着表面张力的降低，表面吸附层的组成相对更偏向于氟表面活性剂。cmc处的胶团组成随着体系中CF含量的增大偏向于形成显著富含cF的胶团，对于CNE大大过量的体系，胶团组成接近等摩尔。Chic之后的胶团组成接近等摩尔，主要归因于此时静电相互作用占主导，这和溶液配制过程中发现复配体系超过omc一定浓度后就易生成沉淀的现象是相符的。关键词正负离子表面活性剂，表面张力，氟表面活性剂，表面吸附，相互作用参数，盐效应中图分类号：0648文献标识码：A文章编号：1000-0518(2010)05-0572-07DOI：10．372

4、4／SP．J．1095．2010．9045l氟表面活性剂是普通表面活性剂碳氢链中氢原子全部或部分被氟原子取代的特种表面活性剂，是迄今为止已知的表面活性剂中表面活性最高的一种』。氟表面活性剂具有高热稳定性、高化学稳定性和碳氟链既疏水又疏油的特点J，使得氟表面活性剂在很多领域具有普通表面活性剂不可替代的用途l3J。一个典型的例子是水成膜泡沫灭火剂的机理，其中氟表面活性剂显著降低水的表面张力，使得其水溶液可在油面上铺展形成一层水膜，从而使油和空气隔绝，可以快速、高效地扑灭油类火灾J。目前，常用的氟表面活性剂中的碳氟链一般在8个碳，但是随着环境保护意识的加强和国际上对于氟表

5、面活性剂生物降解的关注，国际上已颁布逐步禁止和取代使用≥c8的氟表面活性剂的协议_6J，我国加入这个协议也是未来的必然趋势。考虑到氟表面活性剂在诸多应用领域中的不可替代性，作者关注能否利用短碳链的4个碳的氟表面活性剂达到长链氟表面活性剂的效果，而且短链氟表面活性剂的另一个优点是原料成本和长链氟表面活性剂相比可大大降低。由于在所有的表面活性剂复配体系中，正、负离子表面活性剂混合体系具有最强的协同效应，本文试图采用在短链的氟表面活性剂中复配反电性的碳氢表面活性剂的方法找到表面张力很小的体系。本文选用的体系为全氟丁基磺酸钠(CF。SONa，cF)和辛基三乙基溴化铵(cH，

6、N(CHCH，)Br，C。NE)。这2种物质由于碳链太短一般来说均不能算严格意义的表面活性剂(或称为“边缘”表面活性剂)，本文尝试将二者复配以期达到高表面活性的目的，同时希望通过二者的复配，降低CF的用量，从而降低成本。本文研究了cF及其加盐体系、不同摩尔比的CNE．CF混合体系并对其表面吸附层性质和溶液性质进行了分析。2009-07-09收稿，2009-09-21修回通讯联系人：肖进新，男，博士；E-mail：xiaojinxin@pku．edu．13n；研究方向：胶体与界面化学第5期周洪涛等：全氟丁基磺酸钠与辛基三乙基溴化铵的相互作用5731实验部分1．1试剂和

7、仪器全氟丁基磺酸钠(98％)和辛基三乙基溴化铵(分析纯，北京氟乐邦表面活性剂技术研究所)；NaC1为分析纯。溶液均用去离子水配制。表面张力采用滴体积法测定j。表面活性剂的临界胶束浓度(one)和cmc处的表面张力(⋯)由y-lgc曲线的转折点求出。所有实验均在(25±0．05)oC下测定。1．2理论计算部分利用Gibbs吸附公式计算溶液的饱和吸附量，1。r一一一一——r1、nRTdlnC2．303nRTdlgc通过y-lgc曲线的斜率代人(1)式可得到饱和吸附量厂，其中对于不同的表面活性剂体系，n为1或28J。混合体系式(1)得到的是总饱和吸附量。．混合体系根据