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(淮南矿业学院化工系, 232001)
浊点(Tp ) 是聚醚型非离子表面活性剂的一个重要特征, 本文综述了影响浊点的因素。添加离子型表面活
性剂和可溶性有机物可以提高浊点, 添加电解质和不溶性有机物使浊点降低, 两性表面活性剂对浊点的影响
尚有待进一步研究。
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关键词: 浊点 聚醚型非离子表面活性剂 添加剂
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聚醚型非离子表面活性剂是一类非常重要的表面活性剂, 主要包括由烷基酚、脂肪醇、脂肪酸、脂肪胺等起始剂与环氧乙烷或环氧丙烷开环聚合得到的各类具有不同加成数的各种产品,
其品种达到数千种。由于这类表面活性剂具有良好的乳化性、去污性、润湿性、分散性及生物降解性、低毒低刺激性, 并具有极灵活的HLB 值可调性和多品种的可选性, 因而作为洗涤剂、增溶剂、乳化剂、润湿剂、稳定剂、破乳剂、消泡剂和其它助剂, 广泛用于纺织、印染、纤维、造纸、皮革、涂料、选矿、石油开采、金属加工、化妆品、洗涤剂、食品、医药及能源等工业领域中。目前, 在世界表面活性剂总量中占有过半的绝对发展优势。
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由于聚醚型非离子表面活性剂的极性部分即亲水基是一个不带电荷的聚氧乙烯长链, 在水溶液中不电离, 因而具有许多与离子表面活性剂所不同的性质, 一般表面活性剂在水溶液中的溶解度随温度升高而增加, 而聚醚型非离子表面活性剂在水溶液中的溶解度随温度升高而下降, 当一定浓度的聚醚型非离子表面活性剂溶液加热到一定温度时, 表面活性剂在水中析出, 导致溶液混浊, 再冷却此溶液时, 混浊消失, 溶液恢复原状, 通常将出现混浊即相分离的温度叫浊点(Clound Point)。
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浊点是聚醚型非离子表面活性剂的一个重要特征, 它直接影响着非离子表面活性剂的应用, 如在浊点附近去污力随温度变化明显不同, 非离子表面活性剂是重要的纺织染整助剂, 提高浊点可提高高温染时的分散性和匀染性, 为了充分发挥非离子表面活性剂的优良性能, 提高其使用性能, 有必要研究非离子表面活性剂的浊点及其影响因素, 本文将从以下几个方面综述浊点的重要性及其影响因素。
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1 浊 点
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对于聚醚型非离子表面活性剂浊点常见的解释是, 由于醚基与水的结合是氢键结合, 该结合力很弱, 为29. 3 kJ/m o l, 水溶液加热时, 温度升高,水分子的热运动增加, 导致氢键断裂, 结合在醚基上水分子被脱除, 表面活性剂成为另一相从水中析出, 从而产生混浊出现相分离, 此时大部分非离子表面活性剂聚集于凝聚相, 少量非离子表面活性剂留在水中, 相分离的出现说明非离子表面活性剂胶束间的吸引力随温度升高而增加[ 1 ]。文献[ 2 ]指出从玻璃表面
上清除油脂, 以及非离子表面活性剂水溶液的增溶能力均在临近相分离温度时达到最佳化。脂肪醇乙烯基加成物在石墨上的吸附随温度而变化, 并在相分离温度达到极大值。研究发现, 当浓度超过临界胶束浓度后, 增溶速率随浓度成线性增长, 并在相分离温度附近再陡升,还有研究认为, 在接近分离点时, 增溶能力达到最大平衡, 同样值得注意。当用非离子表面活性剂清除织物上的油脂或污垢的洗涤过程中, 增溶作用是十分重要的。并发现最佳油脂清除是在相分离点处[ 3 ] , 在此温度, 油对表面活性剂溶液的接触角最大, 这种效应可归功于临近浊点时, 表面活性剂的吸附增大。但文献认为, 最佳洗净作用是在高于Tp 若干度处, 在上述所有研究中均未考虑到油脂污垢对溶液分离特性的影响, 这也许就是各种间存在一定差异的原因[ 4 ]。
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在高温下, 析出的非离子表面活性剂覆盖在织物上, 使织物上的油性污垢得到溶解, 温度降低后, 表面活性剂与水重新结合, 将油污携带到洗涤液中, 被消除去。
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非离子表面活性剂的浊点与其分子结构有关, 而与浓度无关。亲水基一定即环氧乙烷加合数, 浊点随疏水基碳链增长而线性下降, 疏水基即碳数一定, 浊点随环氧乙烷加合数的对数线性上升。此外, 浊点受非离子表面活性剂、离子表面活性剂、无机盐、有机物高分子等影响, 而实际应用的非离子表面活性剂并非纯物质, 并且常常在配方中或使用中伴随无机盐等物质, 同时为了提高或降低某一非离子表面活性剂的浊点, 需加添加剂。因此, 研究各种添加物对浊点的影响是有实际意义的。
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2 影响浊点的因素
2. 1 同系非离子表面活性剂
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一般商品表面活性剂常是同系物的混合物,聚醚型非离子表面活性剂也是如此, 常是不同链长的混合物, 同系物的混合物的物理化学性质, 常介于各个化合物之间, 大量实验表明, 浊点表现也如此[ 5 ] , 并发现当在一聚醚型非离子表面活性剂溶液中加入另一种或几种与之聚氧
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乙烯链长或碳链长度不同的聚醚型非离子表面活性剂时, 其混合物的浊点与各表面活性剂按重量百分比含量加和计算值接近, 如表1, 2 所示。
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实验值和理论值非常接近, 基本吻合, 出现的偏差可能是实验样品所致, 所测样品均为是实验室合成, 工艺条件相同, 未经提纯, 加之浊点测定实验本身允许存在0. 5 ℃以下的误差。这一事实说明, 同系聚醚非离子表面活性剂混合后, 原单体同环境并没有发生质的变化, 只
是亲水基、疏水基的链长分布有所不同, 可以设想混合液接近理想溶液, 因此混合物浊点会符合定量关系。疏水基不同的聚醚非离子表面活性剂、窄分布聚醚非离子表面活性剂及非聚醚非离子表面活性剂的影响是否也遵循此规律, 关于这方面的工作几乎未见更多的报导, 尚有待进一步地研究。
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2. 2 离子表面活性剂
混合离子非离子表面活性剂复配体系, 因其显著的协同效应而受到关注并获得广泛应用, 如在石油回收领域, 此混合体系显示出很强的增溶性能, 混合体系的浊点比原来单一非离子表面活性剂的浊点高很多, 而克拉夫特点则单一阴离子表面活性剂的低很多。因而, 混合表面活性剂比单一表面活性剂的温度、硬度等应用范围宽得多,N ilsson 和L indm an[ 6 ]正是考虑到这些才在非离子表面活性剂溶液中加入少量离子表面活性剂,并发现浊点显著提高。此后, 许多学者都在这方面进行了研究[ 5, 7, 8 ] , 结果发现, 少量阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂都能使非离子表面活性剂的浊点升高, 随离子表面活性结构不同, 影响不同, 随
离子表面活性剂加入量增加, 浊点大幅度升高。氢链相同时, 阴离子表面活性剂使浊点上升效率较高。加入浓度相同时, 则不含环氧乙烷加成物的十二烷基硫酸钠对浊点的提高比聚氧乙烯醚型硫酸盐对浊点的提高大。至于亲水基带聚氧乙烯醚型链的阴离子表面活性剂对浊点的影响则受产品酯化度影响, 规律尚不明显, 有待进一步验证。关于离子表面活性剂之所以提高浊点的原因, 目前得到多数认可的解释是在溶液中形成了
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