摘要

研究了不同環氧乙烷（EO）數的新型脂肪醇醚琥珀酸酯鹽表面活性劑（AEnCE-Na，n=3，5，7，9）的平衡表面張力、動態表面張力、接觸角，及包括潤濕性、乳化性、泡沫性和去污性在內的應用性能。結果表明：AE3CE-Na不僅在表面活性方面降低表面張力的效率和能力最強，而且在石蠟膜上的潤濕性也最好。不同EO加合數的AEnCE-Na整體的擴散速率均較快。在應用性能方面，AE3CE-Na的潤濕性、乳化性（包括液體石蠟和大豆油）和發泡性最佳，AE9CE-Na的去污性和穩泡性最佳。

表面活性劑是一類應用廣泛的有機化合物，極少的用量就能顯著提高溶液的性能，因此，表面活性劑的研究具有重要的現實和理論意義。其中，陰離子和非離子型表面活性劑的用量最多且應用最為廣泛，它們具有優異的去污性、水溶性、耐熱性、耐鹽性及制備成本低和環境友好等優點。然而，傳統的表面活性劑分子通常只包含一個親水頭基和一個疏水尾鏈，很難同時具有陰離子和非離子表面活性劑的特性。值得一提的是，脂肪醇醚琥珀酸酯鹽（AEnCE-Na，n=3，5，7，9）是一種新型的表面活性劑，結構通式如圖1所示。結構決定性質，因此，可以推斷AEnCE-Na具有許多優異的性能：1）一個分子中同時存在兩個親水基團（EO鏈和陰離子頭基）和一個疏水基團（烷基碳鏈），使其具有優異的表面活性、乳化性和發泡性；2）分子中的酯基在水解后可形成具有優異生物降解性的非離子表面活性劑和鹽，因此，該類表面活性劑安全且環保，符合當代“綠色化”的發展理念；3）直鏈表面活性劑比支鏈表面活性劑具有更好的自降解能力。然而，目前對于脂肪醇醚琥珀酸酯鹽表面活性劑的研究甚少。

圖1 AEnCE-Na的結構通式

本文研究了不同EO加合數的脂肪醇醚琥珀酸酯鹽表面活性劑（AEnCE-Na，n=3，5，7，9）的表面活性、接觸角及包括潤濕、乳化、泡沫和去污在內的應用性能，為AEnCE-Na的實際應用奠定一定的基礎。

1實驗部分

1.1試劑與儀器

系列脂肪醇醚琥珀酸酯鹽，包括AE3CE-Na（$bar{M}$=449）、AE5CE-Na（$bar{M}$=526）、AE7CE-Na（$bar{M}$=657）及AE9CE-Na（$bar{M}$=718），工業級，中國日用化學研究院有限公司;標準圓形帆布片，上海紡織工業技術監督所;“金龍魚”大豆油，食用級，益海嘉里集團;液體石蠟，AR，天津市科密歐化學試劑有限公司;標準圓形污布，中國日用化學研究院有限公司。

表面張力儀，芬蘭Kibron公司;MBM-RI改進羅氏泡沫儀，中國日用化學研究院有限公司;BP100泡壓法表面張力儀，德國KRüSS公司;DSA255滴形分析儀，德國KRüSS公司;WSD-Ⅲ型白度儀，北京康光光學儀器有限公司;RHLQ-Ⅲ型立式去污機，中國日用化學研究院有限公司。

1.2分析測試方法

1.2.1平衡表面張力

為了保證表面活性劑溶液的穩定性和均一性，預先配制質量分數為30%的pH=7的AEnCE-Na（n=3，5，7，9）母液，每個待測樣品需預先制備并至少放置12 h。然后再用K12平衡表面張力儀的Wilhelmy板法在25℃測定不同樣品在不同濃度時的表面張力（γ），在測試過程中，加入的水為超純水（R=18.25 MΩ·cm），近似認為溶液的pH始終為7。在正式測樣前，用超純水校準表面張力儀直到水的表面張力為γ=（72.0±0.5）mN/m。每個樣品重復測量3次，取平均值作為最終的結果。

1.2.2動態表面張力

用最大泡壓法在（25±0.2）℃測試不同樣品的表面張力隨時間的變化關系，其中測試的有效表面年齡區間為0.01~250 s。待測樣品至少在室溫下穩定12 h，并在恒溫槽中穩定5 min。

1.2.3接觸角

在（25±0.2）℃時用滴形分析儀測試不同樣品在石蠟膜上的接觸角。每個樣品重復測量3次取平均值作為最終的測量結果。

1.2.4潤濕性

用帆布沉降法測定帆布片從完全浸入2 g/L的表面活性劑溶液到開始下沉的時間，該時間即為潤濕時間。每次測量重復3次，取平均值作為該條件下樣品的潤濕時間。帆布片的潤濕時間越短，說明該表面活性劑的潤濕性越好。

1.2.5乳化性

將40 mL 2 g/L的待測表面活性劑溶液與等體積的大豆油或液體石蠟倒入100 mL的具塞量筒中，每靜置1 min搖動1次，每次搖動五下，第5次搖動結束后開始計時，記錄下層分出10 mL水所用的時間，該時間稱為破乳時間。每個樣品重復測量3次，取平均值作為最終的破乳時間，該時間越長，說明樣品的乳化能力越強。

1.2.6泡沫性

用改進的Ross-Mile法測定2 g/L樣品的泡沫性能。實驗前，先將待測溶液以及相關的測試儀器都預熱至50℃，并用待測溶液潤洗相關的器具，然后先在泡沫儀底部注入50 mL的溶液，再將另外500 mL溶液從儀器上部垂直注入，當溶液被完全注入時開始計時，記錄樣品在30 s和3 min時的泡沫體積（V30 s和V3 min）。其中，用V30 s和V3 min/V30 s分別表示樣品的發泡和穩泡能力，當V30 s和V3 min/V30 s的值越大時，分別說明樣品的發泡及穩泡能力越強。

1.2.7去污性

先用白度儀測試JB-01（炭黑污布）、JB-02（蛋白污布）和JB-03（皮脂污布）的白度值，然后將污布在表面活性劑溶液質量濃度為2 g/L，水的硬度為250 mg/kg，轉速為120 r/min，洗滌溫度為30℃的條件下洗滌20 min。待洗凈的污布在自然條件下晾干后，再用白度儀測試每塊污布的白度值。最后，將每塊污布在洗滌前后的白度值作差，差值越大，說明該表面活性劑樣品的去污能力越強。每次測量重復3次，取平均值作為最終的結果。