（化学工艺专业论文）表面活性剂的复配及应用性能研究.pdf

摘要 摘要 本论文对双亲水基型阴离子表面活性剂烷基二苯醚二磺酸钠( m a d s ) 与十二烷基二 甲基羟乙基氯化铵( k 3 ) 的复配体系进行了研究，并在十六烷基二苯醚二磺酸钠( c 6 - m a d s ) 与k 3 复配的基础上加入脂肪醇聚氧乙烯醚( a e 0 9 ) ，探讨正规溶液理论应用到三元复配体系 的可行性。同时，研究了脂肪酸甲脂磺酸钠( m e s ) 与非离子、阳离子、阴离子型表面活性 剂的复配性能，并在此研究的基础上研制出了性能优越的超浓缩液体洗涤剂配方。 通过对烷基二苯醚二磺酸钠( m a d s ) 与十二烷基二甲基羟乙基氯化铵( k 3 ) 复配体系的 研究，发现二者之间存在着极强的相互作用，增效作用显著，c 1 6 - m a d s k 3 复配体系最大 增效作用摩尔比接近3 ：7 。 将正规溶液理论应用到c 1 6 - m a d s k 3 a e 0 9 复配体系，由c 1 6 m a d s 和k 3 摩尔比为 3 ：7 体系与a e 0 9 组成新的复配体系c k - - a e 0 9 的最大增效作用摩尔比7 ：3 ，发现正规溶 液理论能很好地解释胶束形成能力、降低表面张力效率方面的增效，但在降低表面张力能力 方面的增效与实验数据不相符，可见将正规溶液溶液理论应用到三元复配体系还存在着一定 的缺陷。 研究了脂肪酸甲脂磺酸钠( m e s ) 分别与脂肪醇聚氧乙烯醚( a e o 。) 、十二烷基苯磺酸 纳( l a s ) 、十二烷基二甲基羟乙基氯化铵( k 3 ) 复配体系2 9 8 k 和3 1 8 k 温度的表面化学性质、 水溶性、协同作用。结果显示，a e 0 9 能很好地增j n m e s 的水溶性，复配体系的的表面化学 性质显著提升，m e s a e 0 9 最强增效配比3 ：7 。m e s k 3 复配体系最大增效作用摩尔比3 ：7 ， 而m e s l a s 复配体系只在配比9 ：1 时，满足降低表面张力能力和效率的增效，所有配比均 满足胶束牛成能力的增效条件。为以任意二者为表面活性剂主体的洗涤剂配方在低温及中温 下的洗涤性能研究提供了理论基础。 测定了上述复配体系的应用性能，各复配体系应用性能较单一体系均显著提升，其中增 效效应所起作用明显。 在复配理论研究和应用性能研究的基础上研制出的超浓缩液体洗涤剂活性物含量大于 6 0 ，稳定性好，去污力强兼具抗静电和杀菌功能。 关键词：烷基二苯醚二磺酸钠；脂肪酸甲脂磺酸钠；复配体系：表面化学性质；胶团聚集数 协同效应；应用性能；超浓液体洗涤剂 江南大学硕十学位论文 a b s t r a c t t h i sd i s s e r t a t i o ns t u d i e dt h ep r o p e r t i e so fm i x e ds y s t e m so fad o u b l e h y d r o p h i l i ca n i o n i c s u r f a c t a n t ( m a d s ) a n daq u a t e m a r y a m m o n i u m t y p e c a t i o n i es u r f a c t a n t ( k 3 ) ，a n da e 0 9w a sa d d e d i n t ot h i sm i x e ds y s t e mt os t u d yt h ef e a s i b i l i t yo f t h en o n i d e a lt e r n a r ym i x t u r et h e o r yt oe x p l a i nt h e s y n e r g i s mi ns y s t e mc o n t a i n i n gt w ok i n d so fs u r f a c t a n t f u r t h e r m o r e ，t h ep r o p e r t i e so fm i x e d s y s t e m so fm e t h y le s t e rs u l f o n a t e ( m e s ) a n ds o m eo t h e rk i n d so fs u r f a c t a n t s ，a n do n es o r to f c o n c e n t r a t e dl i q u i dd e t e r g e n tw a sd e v e l o p e d t h em a d s k 3m i x e ds y s t e m sd i s p l a y e ds t r o n gi n t e r a c t i o nb e t w e e nt h et w ok i n d so f s u r f a c t a n ta n ds h o w e dg r e a ts y n e r g i s m t h es t r o n g e s ts y n e r g i s m st o o kp l a c ew h e nt h em o l a r f r a c t i o no f k 3w a s0 7 t h er e s u l t ss h o wt h a tw h e nt h em o l a r c o m p o s i t i o no f a e 0 9w a sa b o u t0 4i nt h en e wm i x e d s y s t e m ( c k a e 0 9 ) ，t h es u r f a c ea c t i v i t ys h o w e dam a x i m u m t h en o n i d e a lt e r n a r ym i x t u r e t h e o r yc o u l ds a t i s f yt h et h e o r i c a lc o n d i t i o n so ft h ea b i l i t yo fm i c e l l i z a t i o na n dt h ee f f i c i e n c yo f s u r f a c et e n s i o nr e d u c eb u tn o tt h ea b i l i t yo f s u r f a c et e n s i o nr e d u c e t h ep r o p e r t i e so f m e s a e 0 9 、m e s l a s 、m e s k 3m i x e ds y s t e m sw e r es t u d i e da t2 9 8 ka n d 318 k d e t e c t e dt h a tt h es u r f a c ea c t i v eo ft h e mw e r ee n h a n c e dal o t t h es t r o n g e s ts y n e r g i s m so f m e s a e 0 9m i x e ds y s t e m st o o kp l a c ew h e nt h em o l a rf r a c t i o nw a s0 7 ，a n dt h em e s k 3a n dm e s l a sw a s0 7 、o 1 r e s p e c t i v e l y a l l t h e s er e s u l t sl a y e dat h e o r yb a s ef o r t h el o wa n d h i g h - t e m p e r a t u r ew a s h i n gi nu s eo f d e t e r g e n tc o n t a i n i n ga n y o n eo f t h e s es y s t e m s t h ea p p l i e dp r o p e r t i e so ft h em i x e ds y s t e m sw e r em e a s u r e d ，w h i c hi m p r o v e dal o tb e c a u s eo f t h es y n e r g i s m s o nt h eb a s eo ft h es t u d yo ft h e o r ya n da p p l i e dp r o p e r t i e so ft h e s es y s t e m s ，o n ek i n do f c o n c e n t r a t e dl i q u i dd e t e r g e n tw a sd e v e l o p e d ，w h i c hc o n t a i n e dm o r et h a n6 0 s u f a c t a n t i th a d p o w e r f u l la b i l i t yf o rd e c o n t a m i n a t i o n 、a n l i s t a t i g a t i o n 、s t e r i l i z a t i o na sw e l la ss t a b i l i t y k e y w o r d s ： a l k y l d i p h e n y l e t h e rs u l f o n a t e ，m e t h y le s t e rs u l f o n a t e ，m i x e ds y s t e m ，s u r f a c ec h e m i c a lp r o p e r t y , m i c e l l a ra g g r e g a t i o nn u m b e r , s y n e r g i s m ，a p p l i e dp r o p e r t y , c o n c e n t r a t e dl i q u i dd e t e r g e n t 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：、j 左毽孥 日期：2 0 0 7 年5 月6 日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规 定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名：j 盛垄导师签名：珲魄杰 日期：2 0 0 7 年5 月6 日 第一章绪论 第一章绪论 1 1 引言 表面活性剂复配一直是表面活性荆研究领域的一个热点”。冈为，表面活性剂的实际应用总是以混 合物的形式出现。这并不是说无法得到单一的表面活性刺，而是混合表面活性剂的应用价值在极大多数情 况下要比单一表面活性剂人得多。例如三次采油用表面活性刑，为得到超低界面张力1 0 一1 04 m n m1 ， 就必须经过配方，使用两种或多种表面活性剂的混合物。在合适的特定条件下阴、阳离子表面活性剂混合 可产生强烈的增效作用。此外，农药乳化剂、香波、洗涤剂都需配方，选出恰当的表面活性剂混合物，才 能达到最仕功能。因此，研究混合表面活性剂间的相互作用是十分重要的。当两种或两种以上表面活性剂 互相混合时，其溶液的性质有别丁单独表面活性剂，它们之间冈分子相互作刚或成为络合物、或静电吸引 或排斥、或其他的物理的或化学的相互作用，阕而产生增效作用或对抗作用。通常表面活性剂间的相互作 h j 指分子问的键结合，其溶液性质有时介于两者之间，有时比两者中任一个单独存在时都高或低，有时还 会出现两个c i i i c 。如果产生的效果比单独组分好，称之为具有协同效应( s y n e r g i s t i ce f f e c t ) ；如果相反，则 称为具有对抗作_ i j 。不仅如此，表面活性剂亦可与其他助剂或辅助剂如整合剂、钙皂分散剂、柔软剂、抗 静电剂、杀菌剂，漂白剂、高分子化合物及电解质笆也可产生程度不同的增效或对抗作州。有些场合，即 使不同表面活性剂分子问并无特殊的相且作t l j ，由于某种功能的需要，如乳化聚合等，也需将数种表面活 性剂混合。这在实际工作中用处很大，这是多功能表面活性剂混合物戍_ l i j 的基础 4 i 。因此，探讨表面活性荆 间的复配性能具有重要的意义。 1 2 表面活性剂复配类型分类： 1 2 1 同系同类型表面活性剂的复配口1 一般阴离子型脂肪酸皂和环氧乙炕加成制得的非离子型表面活性剂都属于同系同类型表面活性荆，它 们都有一定的分子量分布，它们的物理性质介于同系物中各单一化合物之间。把这些表面活性剂水溶液中 的表面吸附的胶团形成都看仵两相平衡，应用热力学和扩散双电层理论，可从单一组份的c m c 计算混合组 份的c l n c ，理论计算与实验结果能很好吻合。有时在该类璎复配体系下，在表面活性较低的表面活性荆中，只 要加入少颦表面活性较高的表面活性剂即可得到表面活性剂较高的混合体系。这在实际应用中菲常重要， 作为实际戍川助溶剂而不明显降低表面活性的理论依据。 1 2 2 不同类型表面活性剂复配l 非离子型一离子型( 正或负) 和阳离子犁一阴离子型混合体系为菲理想体系，各组份之间强烈相且作 用。考虑表面活性剂的活度系数，应朋非理想溶液理论，可得出二元表面活性剂混合体系分r 捐且 ”川的 参数b ! - j 两组份的活度系数f 存在定天系：当b 值为负时，f 1 ，两绷份“址疏”。 1 2 2 1 非离子型一离子型表面活性剂混合体系 应川较j “泛的烷基聚乙烯基氧化类1 f 离子表面活性剂，可j 【 j 来做之污剂，增溶剂和乳化荆。它们独特 的化学特性提供一个模拟的系统去研究疏水亲水对复配溶液体系性质的影响。由于其独特的结构性质，它 们被广泛用丁生物化学研究和众多的技术应1 i j 中。冈此，了解混合体系的表面相互作用是必需的。理论方 法是：依靠适当的溶液理论并且利t l f j c m e , i 算相互作用参数卢和获得复配表面活性剂相互作j | 参数的数量 级。相对的阴离子表面作用很强时，混合的非离子表面活性剂将趋丁完善，并且可能有不溶性沉淀生成。 了解混合体系中阴离子和非离子表面活性剂相互作用的方式和如何控制这种产品的性能是十分有利的。 单一离子表面活性剂混合体系表面活性很高，但浓度稍大于c m c 时溶液发生混浊，使其麻用受到限制。 加入溶解度较大的谁离子表面活性剂，阴离子表面活性剂在水中的溶解度明显增加。当非离子表面活性剂 浓度超过c m e 后才能使阴离子表面活性剂溶解，说明非离子表面活性剂的加溶作用改善了离子表面活性荆的 溶解性能。 江南大学硕士学位论文 从图卜1 可以看出，2 曲线出现展低值，与理想混合胶团体系虚线相比有较大偏差，可能由于聚氧乙 烯链中的氧原子与水溶液中h + 结合，使非离子表面活性剂带一定正电性，故非离子表面活性剂与负离子表面 活性荆相互作用较强。非离子一阴离子混合体系表面活性高于单一组份，这在实际上常常用在配制洗涤剂， 因为混合物比单一组份有更强的洗涤能、润湿能，另外，可增强非离子表面活性剂的浊点。如 t x 一1 0 0 t - c h ，( c h + ) 0 ( c 。h 。0 ) 。h 中加入2 烷基苯磺酸钠可使其浊点从6 5 提高到8 7 ：椰子酰二乙醇胺与 烷基硫酸钠或烷基苯磺酸钠等混合，有更高粘度和高泡沫稳定性：肥皂中加少量非离子表面活性剂可起“钙 皂分散”的效果。上述原因在丁：c m c 降低，表面活性提高，钙皂可参加混合胶团而不易沉淀等。 【i - 。i ：i i j 窑 ，1 0 警 u 0 5 x ：i 4 图卜1c 8 h 1 7 0 ( c 2 h 4 0 ) 6 h ( 1 ) 一c 1 2 h 2 5 s 0 4 n a ( 2 ) 利c , 2 h 2 5 0 ( c z h 4 0 ) s h ( 3 ) - - c 1 6 h 3 8 n ( c h 2 ) 3 c l ( 4 ) 体系的c h i c x 关系( 2 5 ) 1 2 2 2 阴一阳离子表面活性剂混合体系 阴离子表面活性剂与目i 离子表面活性剂的复配体系在水溶液中溶解后，溶液中同时存在两种电性相反 的离子，它们会在混合吸附方面存在较强的协同效应，这是因为：两种表面活性剂间的强烈静电作用，即 两活性离子间存在较强的库仑力，混合体系中各组分的吸收自由能人大下降，从而使混合体系的表面活性 得到了极大的提高；两种混合吸附单层组成接近对称，与单一吸附单层相比，反离子被带相反电荷的表面 活性离子取代，碳氢链在界面所占的面积几乎减小一半，即排列更紧密；它们的亲油基之间也存在相互吸 引作用，与单一表面活性剂相比，除了同样存在的c - h 键间亲油基之间的相互作用之外，不但没有极性基团 中带相同电荷的离子之间的静电斥力，而且还增加了阴、阡1 离子电荷间的静电引力，冈此，大大增加了阴 离子表面活性剂与日i 离子表面活性荆离子之间的缔合。所以更易丁在界面和表面吸附，也更容易在溶液中 形成胶束而表现山较高的表面活性9 m 。 1 2 2 2 1 增效效应 研究发现，在一定条什下阴一日i 离子表面活性剂复配体系具有很高的表面活性，显示出极大的增效作用 这样的复配体系己成功地川于实际。由于阴一阳离子表面活性剂复配在一起相互之间必然产生强烈的电性作 用，因而使表面活性大人提高。有人认为r j 离子型表面活性荆与阴离子型表面活性荆混合之后形成了“新 的络合物，f 会表现山优异的表面活性利各方面的增效效应。 复配溶液所能达到的最低表面张力，即在c m c 时的表面张力r 。比单一组分的最低表面张力低。r i 离子 表面活性剂c 棚，n ( c 也) 。b r ( 以下用c 。n 表示) 与阴离子表面活性荆g h - ，s 0 , n a ( 以下用c s s 表示) 等摩尔复配体系 的r 。比两纯组分各自的r 。低得多，尤其在正庚烷水溶液界面的界面张力的降低表现更为突山，锋胯尔 复配体系的界面张力可以低至0 1 2 i n m1 ，而两种纯表面活性剂溶液相应的界面张力则高得多( 分别为1 4 m n m 。和1 1m n m1 ) 。事实上，在单组分的碳氢链表面活性剂中尚朱见报道能选剑如此低的表面张力平界 面张力。 降低表面张力的效率 2 第一章绍论 达到指定的表面张力r 时，复配体系所需表面活性剂总浓度比单一表面活性剂溶液所需浓度低。十二 醇聚氧乙烯醚硫酸铵( a e s a ) 与r i 离子表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵( d t a b ) 以9 1 ( m 0 1 ) 复配，当达 到相同的表面张力3 8m n m1 时，体系的总浓度为5x1 0m o l l ，远比单一组分a e s a ( 4 1 01 m o l l 及d t a b ( 1 1 0 。m o l l ) 的浓度低得多。 降 氐c m c 复配体系的c m c ，j x 丁| 每一单纯组分表面活性剂的c m c ，甚至呈现几个数量级的降低。如等摩尔 c h ；n ( c 2 h 。o h ) ，c l 与c - ：h z ，s o 。n a 复配体系的c m c 分别为上述两种单一表面活性剂的1 2 0 8 乖1 1 2 4 0 。再如以等摩 尔c ，z h z 5 n ( c j t o h ) 。c l 与c s h ，s 0 n a 复配，体系的c m c 分别为单一表面活性剂的1 1 3 雨1 1 1 8 9 。由此可见阴一阳离 子表面活性剂复配体系有形成胶团能力的增效作川。 表面吸附 阴一r j 离子表面活性剂复配后会导致每一组分吸附颦增加，这是由于阴、刚离子表面活性剂问存在强烈 相互作用，这种相互作用包括异性离子间的静电吸引作t l i j 以及烃基间的憎水相互作川。阴一日i 离子表面活性 剂在吸咐层呈等比组成时达到最大电性吸引，表面吸附层分子排列更加紧密而使表面吸附增加。如c 。n c s 的等摩尔复配溶液的饱和吸附晕达到5 6 1 0 ”m o l c m 2 ，相应的每个吸附分子平均所占面积4 约为0 3 n m 2 ，比单一表面活性剂溶液表面吸附层的最小分子面积( 均人于0 4n m 2 ) 小得多。 过去认为阴、目i 表面活性剂住水溶液中不能混合使_ l i j ，否则将失去表面活性。然而在一定条什下，阴、 目【离子表面活性剂混合体系将具有很高的表面活性。图1 - 2 为c 。h ，n ( c h 。) 出r ( 1 ) 一c , h ，s o 。n a ( 2 ) 溶液的r - l g c 关系，其中( 3 ) 为( 1 ) 与( 2 ) 以1 ：l 混合的表面活性极高，单独的( 1 ) 和( 2 ) 表面活性远低丁它们的混合物；混 合物的c m c 仅为单一的( 1 ) 或( 2 ) 数的十分之一。图2 为不同比例混合液的r 关系。当浓度皆为0 1 m 0 1 l 1 时，混合液的r 低y - 3 0 m n m 。，而单一的r 高至7 0 m n m 一。单独川刚离子表面活性剂洗涤性不女，然而与阴 离子复配后，可制成优良的化纤洗涤剂，同时具有洗涤、抗静电、柔软等作，e i j 。现在市场上的“防尘柔软洗 粉”就是阴阳离子表面活性剂复配的。叔胺氧化物在水中易与h 结合而成r n ( c 凡) ：o h ，与阴离子表面活性 剂作用较r c o n ( c 2 h 一0 h ) z 强，故有较高表面活性。 ； 毒 一4一zu i o l ：c x j l l “ 1 一c 羽l 裁( c h ，) 园f 2 c 棚1 4 s 0 4 , n a ( 0h n o 以g n a + 1 ) ： 3 1 ：1 ( 1 ( 2 ) ( ql m o 以8 n 园f ) 。 图卜2c s h l 7 n ( c h 3 ) 3 b r ( 1 ) 一c 8 h i 7 s o , 小l a ( 2 ) 溶液的p 如关系图 江南大学硕t 学位论文 ( 2 5 ，总浓缓0 】m o l a ：g ) 图1 3 不同比例混合液的y d 关系图 1 2 2 2 2 增效效应的应用 去污性能 目l 离子表面活性剂可少最添加在以阴离子表面活性剂为主的洗涤荆中作为增效剂，提高去污能力。过去 一般认为阡1 离子表面活性剂对织物的洗涤作用是不利的，冈为一般纤维和固体表面在水溶液中，特别是在 碱性水溶液中，通常带有负电荷，而r i 离子表面活性剂在水溶液中，特别是碱性水溶液中的表面活性由表面 活性r i 离子来体现，在静电作用f ，阳离子表面活性剂在织物( 或同体) 表面形成了亲水基朝向内、1 f 极性墓 朝向外的排列，使织物疏水性增人而不利丁洗涤，甚至有反洗涤作用。正冈为如此，刚离子表面活性剂很容 易吸附在i 司体表面形成一层表面膜，依据阳离子表面活性剂的种类及吸附表面的性质，这一吸附恰好起到 了特殊作用。通常认为残留或附着下固体表面或织物表面上的无机细颗粒有很多面，其中有一些面带负电： 而刚离子表面活性剂含有一带正电端头在静电作用卜日i 离子表面活性剂与这些带负电的面相互吸引，形 成疏水性颗粒。人量的阴离子表面活性荆则通过疏水作埘以疏水基与刚离子表面活性荆吸附层的疏水基相 互作用。将亲水头向外排列形成亲水型的带电的表面活性吸附双层包同颗粒，从而将残留或附着丁同体表 面或织物表面的无机细颗粒( 或称为污物、污点) “吊起来”，最终在洗涤过程中形成“可溶性颗粒”而除 去。如，双烷氧基化季铵盐( b i s a q a ) 表面活性剂作为增效剂加入洗农粉中，洗农粉清洗日常油污能力大大 提高；与此同时发现含有b i s a q a 和铝硅酸盐添加剂的洗农粉同仅仅含有其一的产品相比，前者有更高 的清洗与增白功能，特别是可提高无机的、不溶丁或微溶于水的添加剂在配方中比例，在提高洗涤性能的同 时不会增加其在清洗物上的残留。再如刖脂肪醇硫酸钠洗涤羊毛时加入少量十二烷基毗啶氯化物，由于吸附 在阴离子表面活性剂单分子膜上的阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂相互渗透，降低了阴离子头基间 的斥力。形成更紧密的聚合膜，提高了表面活性和去污力。 增溶性能 许多研究表明，阴一目l 离子表面活性剂混合胶团对1 f 极性或微极性有机物的增溶显示出正的增效作用。 在阴一阳离子表面活性剂复配体系中，随着一种表面活性剂加入到另一种带相反电荷的表面活性剂中，混合 胶团的聚合数会急剧增加，同时胶团过渡到棒状结构，这种棒状胶团对增溶于胶团内核的被增溶物具有较大 的增溶能力。如正庚烷在a es a d t a b 复配体系中的最人添加增溶物：表面活性荆( m m ) 在阴离子和阳离子过 量区分别为2 2 5 平4 7 0 ，比单一阴离子或日i 离子表面活性荆的最大添加比例( 分别为1 1 3 0 雨1 1 1 4 9 ) 人得多。 泡沫性能 阴一阳离子表面活性剂间存在电性吸引，并且吸附层的等比组成是实现最大电性吸引所必需的。电荷作 用减弱了吸附层和胶团中表面活性离子之间的电性斥力，从而使表面吸附增加。上述作_ i j 使得复配溶液具有 很低的表面和界面张力，这样势必引起起泡力增加。与此同时，由于吸附层中分子排列紧密以及分子之间较 强的相互作用还使得表面黏度增大、表面膜机械强度增加，使之受外力作用时不易破裂、泡沫内液体流失速 度变慢、气体透过性降低，延艮了泡沫的寿命。表1 - 1 给出各溶液浓度都为7 5 1 01m o l l 时气泡平液 滴的“寿命”，可以看出等摩尔复配溶液的气泡及正庚烷液滴的寿命人约是单一表面活性剂溶液的1 4 0 0 倍及 4 第一章绪论 7 0 倍。再如烷基链较短的c s n 与c 6 混合，相互作用十分强烈，具有很好的表面活性，表面膜强度极高，泡沫性 能1 f 常好。 表1 一l 气泡在溶液表面及正庚烷液滴在溶液一正庚烷界面的寿命( 2 5 c ) 润湿性能 由于阴一刚离子表面活性剂复配体系表面吸附增强，体系表面张力较低，这样复配体系将具有较强的润 湿能力。图1 4 是几种溶液在石蜡表面上的接触角，单一表面活性剂溶液与等摩尔复配溶液的润湿能力有明 显著别。在同一浓度( 1 1 02 m o l l ) 时，后者在石蜡上的接触角为1 6 。，而前者约为1 0 0 。 1 2 0 1 0 0 薹8 0 m6 0 4 0 2 0 ( - 3 5- 3- 2 52 1 5 1 一o 5 o 1 1 5 i c m e j b r 】 幽卜4 表活剂溶液在石蜡上的润湿角c 轻n c 5 复配 乳化性能 表面活性剂的乳化能力取决于本身的亲水亲油平衡、油相的亲水亲油值以及表面活性剂在油、水界面 形成膜的牢同稃度等。在阴离子表面活性剂中加入少量阳离子表面活性剂，或反之，由于电荷作用之故，复配 表面活性剂的表面活性增加，在油水界面形成的膜致密性增加，故乳化能力增强。辛墓酚聚氧乙烯醚硫酸 钠和十二烷基溴化铵以9 ：1 ( m 0 1 ) 复配时，乳化能力显著提高( 复配体系的乳化稳定时间为4 3m i n ，单一组 分则分别为3 8 m i n 和1 6 m i n ) 。 此外，复配体系还可同时具两组分的优点。刚离子表活剂是较好的抗静电剂、杀菌防霉荆，但洗涤效果 不佳，与阴离子表活剂复配后可得剑化纤产品的优良洗涤剂，同时兼有抗静电、柔软、防尘锋作川。近年来 在国内外市场上出现的“防尘柔软洗农粉”就是戍用阴一刚离子表面活性剂复配原理开发的产品。 非笛序尔比复配 阴一目 离子表面活性剂配合使用时，要使其不发生沉淀或絮状悬浮，达剑最人增效作用，两者配j l i j 比 是很重要的。不等比例( 其中一种只占总量少部分) 配合依然会产生很高的表面活性与增效作_ l | j 。一种表面 活性剂组分过量很多的复配物较等摩尔的复配物的溶解度人得多，溶液冈此不易出现混浊，这样就可采心 价格较低的阴离子表面活性剂为主，配以少量的刚离子表面活性剂得到表面活性极高的复合表面活性剂。 国外有关报道提出以阴离子表面活性剂为土时，阴阳离子表面活性剂的摩尔比一般为4 ：1 5 0 ：1 。 1 3 烷基二苯醚二磺酸钠( m a d s ) 篚j 性能特征 1 3 1 烷基二苯醚二磺酸钠的结构 烷基二苯醚二磺酸钠的分子结构为： 5 扛南大学硕士学位论文 一旷铷： $ 0 3 n a s o ，n a 其中r l = c 。h 2 ；r 2 = h 或c 。h n l 在m a d s 分子中有= 个带负电荷的亲水基团，二者问会产生一个负电荷的增强重替区。于是较高的电 荷密度将导致较大的分子问的吸引力，从而产生较大的溶解作用乖鸺合作川。此外，二个苯环问的醚键可 允许苯环绕氧转动，于是磺酸基之间的距离可以改变，这就可允许其与密集的离子结构或体积大的长链烃 相结合。 m a d s 为一系列品种，烷基碳链从c 6 一c e 前主要的商品级m a d s 产品种类有： c 6 - 二苯醚二磺酸钠( c 6 m a d s ) c l o 二苯醚二磺酸钠( c l o m a d s ) c 1 2 - 二苯醚二磺酸钠( c 1 2 - m a d s ) c 1 6 - 二苯醚二磺隧钠( c j 6 m a d s ) 其中c 6 m a d s 和f c l o m a d s 主要是作为水溶助长制( 即助溶剂) ，其助溶性能优丁目前日常的短碳链 烷基苯磺酸盐( 如甲苯磺酸盐、二甲苯磺酸盐) ；c 1 2 - m a d s 帛ic m a d s 主要作为表面活性荆。商品级烷 基二苯醚二磺酸钠一般是由f 列不同结构的组分组成，但以m a d s 为主。 r d 一s o ，m 单烷基- 二苯醚单磺酸盐( m a m s ) 单烷基二苯醚二磺酸盐( m a d s ) r 萤卜- 口一r 5 0 ，m 如，m 双烷基一苯醚二磺酸盐( d a d s ) f _ ( r _ 莲_ r l s 0 3 m 双烷基二沭醚单磺酸盐( d a m s ) 不同组分的表面活性剂及其它相关性能有所不同，应_ l j 领域亦有所不同。通过调档原料种类与生产工 艺条件，可以有放地稠整产品组成，满足特定条件f 的性能要求。 13 t 2 烷基二苯醚二磺酸钠的合成 m i l t o n a p r a m 丁1 9 3 7 年“首先采用过攮的直链或环状脂肪醇硫酸酯或不饱和烃的硫酸酯与二苯醚进行 缩台反麻，制得烷基二苯醚然后采用浓硫酸、三氧化硫或氯磺酸在适当的有机溶剂存在下( 如四氯化碳) 进行磺化反应，产物经中和i 、脱去溶剂制得m a d s 产品，测定了相戈的性能，显示出了优良的润湿、分散、 乳化与洗涤去污能力。该合成方法复杂且产晶中杂质含量较多。所以随后的合成研究采用烯烃、卤代烃或 脂肪醇与二苯醚的直接烷基化及烷基二苯醚的磺化两个主要部分。国内外对这两个主要步骤进行了许多研 究，粱金龙”合成了c 妒m a d s 表面滔眭剂并进行了提纯，利川商压液桕色谗( h p l c ) 4 1 甄拔两栩滴定 分析法 ! i 定了它俐的质革含蛙。结粟显示，所台域产物的机构正确，升且质精禽精在9 86 以上。 6 姒汽墨 第一章绪论 1 3 3 烷基二苯醚二磺酸钠的性能 1 3 3 1 烷基二苯醚二磺酸盐的表面化学性能 刘骥”报道了商品级烷基二苯醚二磺酸盐的表面化学性能，见表l - 2 、表1 - 3 和表l - 4 。从中可看出， 炕基二苯醚- 二磺酸盐在强酸、强碱及浓盐溶液中具有优良的表面活性，显示出与普通表面活性剂不同的卓 越性能。 表1 - 2 商品级烷基_ 二苯醚二磺酸钠。在不同溶液体系。中的表面张力( 2 5 。c ，r a n m ) 1 0 的表面活性剂含越2 0 的n a o h 、n a 2 s 0 4 或h c i 的