聚醚型非離子表面活性劑的濁點

聚醚型非離子表面活性劑的濁點

1非離子表面活性劑的濁點對于環(huán)氧乙烷（eo）或環(huán)氧丙烷（po）作為聚合單元，聚醚非離子表面活性劑的非離子表面活性劑，如聚乙二醇（peg）、環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷共聚醚（pag）、聚醚辛基酚（tx）、聚氧乙烯醚聚氧乙烯醚（op）、聚氧乙烯醚山梨醇酸酯（浙菜）等。在水溶液中，分子鏈結(jié)構(gòu)中的醚基與水分子結(jié)合。該結(jié)合力很弱,約為29.3kJ/mol,但卻使得表面活性劑溶解于水,以均相存在。當水溶液加熱時,水分子的熱運動增加,達到一定溫度后,則導(dǎo)致氫鍵斷裂,結(jié)合在醚基上水分子離開,表面活性劑成為單獨一相從水中析出,從而產(chǎn)生混濁出現(xiàn)相分離;而當溫度降低至這一溫度之下時,醚基與水分子重新以氫鍵結(jié)合,水溶液再次可成為均相。這種可逆的相轉(zhuǎn)變溫度則稱之為“濁點(CloudPoint)”,常以Tp表示。濁點是聚醚型非離子表面活性劑的一個重要特征,它在非離子表面活性劑的實際應(yīng)用中起著很重要的作用。非離子表面活性劑是優(yōu)良的乳化劑,若溫度低于濁點,則有利于形成O/W型乳液;若溫度高于濁點,則有利于形成W/O型乳液。在濁點附近,非離子表面活性劑常常又會表現(xiàn)出某一性能的最佳值。用非離子表面活性劑清除織物上的油脂或污垢的洗滌過程中,膠束的增溶作用是十分重要的。在高溫下,非離子表面活性劑膠束析出并覆蓋在織物上,使織物上的油性污垢得到溶解,溫度降低后,表面活性劑與水重新結(jié)合,將油污攜帶到洗滌液中,被消除去。研究發(fā)現(xiàn),當濃度超過臨界膠束濃度后,增溶速率隨濃度成線性增長,并在相分離溫度附近再陡升。最佳油脂清除是在臨近相分離點處,在此溫度,油對表面活性劑溶液的接觸角最大,吸附也最大。從玻璃表面上清除油脂,非離子表面活性劑水溶液的增溶能力也在臨近相分離溫度時達到最佳化。當然,在不同應(yīng)用場合,有時需要濁點高有利,有時則需要濁點低些。比如在濁點以上時,含硅聚醚非離子表面活性劑具有消泡作用,而在濁點以下則起穩(wěn)泡作用。此外,非離子表面活性劑還是重要的紡織染整助劑,提高濁點可提高高溫染色時的分散性和勻染性。環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷的無規(guī)共聚醚具有較低的濁點,可方便地用于構(gòu)作溫度誘導(dǎo)雙水相系統(tǒng)來分離和提純生物物質(zhì)。因此,了解了濁點及其影響因素,對于非離子表面活性劑的應(yīng)用有著重要的指導(dǎo)作用。Saeki和Kjellander等從理論上對非離子表面活性劑水溶液的濁點與相行為進行了較為詳細的研究。非離子表面活性劑的濁點與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān),而與濃度無關(guān)。當親水基即環(huán)氧乙烷加合數(shù)一定,濁點隨疏水基碳鏈增長而線性下降;當疏水基即碳數(shù)一定,濁點隨環(huán)氧乙烷加合數(shù)的對數(shù)線性上升,可以由此建立理論模型而判斷非離子表面活性劑的濁點。此外,濁點還會受到一些添加劑的影響,如其它表面活性劑、殺菌劑、無機鹽、有機聚合物等,而這些物質(zhì)往往也是實際應(yīng)用的配方中經(jīng)常出現(xiàn)的。因此,研究各種添加物對濁點的影響是有實際的意義。目前文獻中濁點的測量方法普遍采用目測法,即:將非離子表面活性劑配成1%的水溶液,置于試管中,插入溫度計,在恒溫水浴上緩慢升溫,目測到溶液完全渾濁時停止加熱,再降溫至溶液變澄清,該溫度作為聚醚的濁點。非離子表面活性劑混濁的產(chǎn)生有一個過程,隨著溫度的升高,非離子表面活性劑膠束的濃度增加,并且伴隨著膠束的聚集和膠束尺寸的增加,當膠束的尺寸增大至一定程度,才能被肉眼觀察到。有一些表面活性劑的混濁變化并不敏銳,加上不同人眼的個體差異,采用傳統(tǒng)方法測得的濁點在準確度和精密度上均難以達到理想程度。本文擬以環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷共聚醚(PAG)為例,采用帶有恒溫池附件的紫外-可見光譜儀來測定表面活性劑的濁點,希望該新方法在測量濁點時擺脫對人眼觀測的依賴,提供更全面可信的濁點數(shù)據(jù)。2實驗部分(1)試劑環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷共聚醚(PAG),市售進口和國產(chǎn)樣品,未作進一步精制。(2)這些機器Cintra10e紫外-可見光譜儀(澳大利亞GBC科學(xué)儀器公司),帶Peltier效應(yīng)恒溫池附件;標準石英比色皿。(3)紫外-可見光譜分別精確稱取1.000克表面活性劑樣品,少量去離子水溶解,定容于100mL容量瓶,配成1%的水溶液,在紫外-可見光譜儀上測量。掃描模式:溫度掃描;掃描溫度范圍:25~95℃;升溫速率:5℃/min;掃描波長:500nm;狹縫寬度:1.5nm。3紫外-可見光譜法通過測量25~95℃溫度范圍內(nèi)環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷共聚醚(PAG)在可見光區(qū)的吸收,可以看出,進口樣品的吸收曲線(圖1)在25~80℃范圍內(nèi)吸收幾乎為零,表明溶液澄清;而在80℃后,吸收急劇增加,標明溶液在80℃立即渾濁,則很方便地從譜圖上得出該溶液的濁點為80℃。與此樣品相對比,國產(chǎn)PAG樣品的吸收曲線見圖2,在25~50℃范圍內(nèi)吸收幾乎為零,表明溶液澄清;而在50~92℃,吸收緩慢增加,標明溶液在此溫度范圍內(nèi)逐漸略有渾濁,92℃后,吸收急劇增加,標明溶液明顯渾濁。對于該樣品,如果采取傳統(tǒng)的目測方法,如果肉眼視力較差,或?qū)嶒炇夜饩€不夠,在50~92℃由澄清逐漸變?yōu)闇啙岬倪^程中,缺少吸收的突躍點,很難判斷濁點,不同人、不同時間濁點測量結(jié)果的重復(fù)性也就很差了。而采用紫外-可見光譜法,只需要將發(fā)生混濁前后的曲線上引切線相交,就可以方便地得出該PAG樣品濁點為56℃,測量結(jié)果的重復(fù)性也會很好。由于非離子表面活性劑的濁點與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān),通過PAG樣品的吸收曲線的測量還可以看出其質(zhì)量優(yōu)劣,分子量均勻的產(chǎn)品,分子之間相轉(zhuǎn)變行為相似,濁點附近吸收曲線變化尖銳;而分子量分布過寬、或鏈序列不一致的產(chǎn)品,則分子之間相轉(zhuǎn)變行為相差較大,需要較大的溫度變化范圍才能使體系完全完成相轉(zhuǎn)變,比如圖2顯示該PAG樣品從50℃開始相轉(zhuǎn)變,直至92℃轉(zhuǎn)變結(jié)束。說明該PAG樣品在質(zhì)量上不如進口