非離子表面活性劑濁點應用研究進展

王建軍，蘇學軍

（泰州職業技術學院，江蘇 泰州 225300）

非離子表面活性劑濁點應用研究進展

王建軍，蘇學軍

（泰州職業技術學院，江蘇 泰州 225300）

本文綜述了非離子表面活性劑濁點預測的各種模型，闡述了實用配方中添加劑對非離子表面活性劑濁點的影響因素及濁點測定的新方法。

非離子表面活性劑；濁點；添加劑；測定

非離子表面活性劑水溶液在升溫時因相分離而出現渾濁時的溫度叫濁點（CP）。濁點是非離子表面活性劑分子結構的一種特征屬性，直接影響著非離子表面活性劑的應用。非離子表面活性劑是優良的乳化劑，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，非離子表面活性劑的去污力隨溫度變化明顯不同；非離子表面活性劑是重要的紡織染整助劑，提高濁點可以提高高溫染色時的分散性和勻染性[1]。所以研究非離子表面活性劑的濁點及其影響因素具有實際的應用意義。

1 非離子表面活性劑濁點的預測

Gu[2]通過實驗得出線性烷基乙氧基化合物濁點與乙氧基數目ne和烷基碳原子數目nc之間的經驗公式

其中，A和B為經驗常數。該式可以直觀地表明濁點隨親水基團的增加而升高，隨著憎水基的增加而降低。

Huibers[3]對上式進行了一些修正，通過41種拓撲學參數的不同組合，導出了一個更普遍適用的回歸方程：

式中，3k是疏水鏈的三階Kier形狀指數，0ABIC是疏水鏈的零階平均粘合信息容量，1SIC表示疏水鏈的一階結構信息容量。由于公式中的拓撲學參數沒有明確的物理意義，且這些參數的獲得又需要通過其它公式推導獲得，所以應用式（2）預測非離子表面活性劑的濁點有一定的難度。

苑世領等[4]通過選擇12個具有特定意義的描述符，直觀地得到了非離子表面活性劑分子結構與宏觀濁點之間的關系。基于QSPR方法，預測了49個非離子表面活性劑的濁點，經過尋找最佳QSPR方程過程，得到了以下回歸模型：

式中，A是分子表面積，μ-y，μ-z分別是笛卡兒坐標y、z方向上的分子偶極矩，lgP為辛醇/水分配系數，Mr為相對分子質量。值得一提的是，式（3）不能用來對支鏈類型的表面活性劑濁點進行預測。

LIN DUARTE等[5]選取了40個非離子表面活性劑的濁點實驗值，基于MATHCAD軟件得到了用表面活性劑的化學結構與功能來表達的濁點二次方程：

其中，i和j表示直鏈疏水基的碳原子數和聚氧乙烯單元數。提出的模型與式（3）相比，精度有了較大提高，但應用范圍沒有多大突破。

王文德等[5]以四類不同結構的65個非離子表面活性劑實驗值為依據，把有明確物理意義的分子結構參數及拓撲指數等作為主要描述符，以它們為自變量，濁點為因變量進行了偏相關分析，得到了精度更高的QSPR回歸方程：

式中，RnO為相對氧原子數，KHO為Kier&Hall指數，EHOMO最高占有軌道能量，ELUMO最低空軌道能量，價連接性指數0J，價鍵連通性指數Xv。上述參數均有明確的物理意義，可用于部分支鏈表面活性劑濁點的預測，精度較高。

2 實用配方中濁點的影響因素

非離子表面活性劑的濁點不僅與其分子結構有關，還受電解質、醇類、有機聚合物和其它離子表面活性劑等添加劑的影響。先前的研究關于不同類型的添加劑對非離子表面活性劑濁點的影響已有較多文獻報道[1]，但實用配方中共存的添加劑與非離子表面活性劑的濁點之間的影響研究報道不多。近年來，人們越來越重視研究配方中添加劑的存在對非離子表面活性劑溶液體系的影響，并得出了一些與先前研究濁點影響規律不完全相同的研究結論。

2.1 添加劑對非離子表面活性劑濁點的影響[6]

向非離子表面活性劑溶液中加入鹽析型電解質（比如氯化物或硫酸鹽），可以使膠團中氫鍵斷裂脫水，從而降低濁點溫度；向非離子表面活性劑溶液中加入鹽溶型電解質，如硫氰化物或硝酸鹽，可以使濁點溫度升高。親水性的有機物如脂肪醇、脂肪酸、苯酚和尿素等均能降低非離子表面活性劑溶液的濁點溫度。向非離子表面活性劑溶液中加入多元醇，如葡萄糖、蔗糖、甘油等，或加入水溶性聚合物，如聚乙二醇、葡聚糖、聚乙烯吡咯烷酮等，可以明顯降低體系的濁點溫度。水溶性聚合物的加入對濁點溫度的影響不僅取決于聚合物的濃度，而且取決于聚合物的分子量。加入離子型表面活性劑能顯著增大溶液的濁點，外加兩性表面活性劑對溶液濁點基本無影響。

2.2 農藥微乳劑濁點影響因素

農藥微乳劑是近年來發展起來的一種綠色農藥制劑，具有分散度高，滲透性好，藥效高，對環境污染小等優點，是替代農藥乳油的理性劑型。濁點是農藥微乳劑的重要質量指標，濁點越高，微乳劑越穩定。微乳劑的成分一般包括水、表面活性劑、助表面活性劑、有機溶劑等。研究表明[7～9]，配方中水質硬度越高，濁點下降越明顯，要配制透明的微乳劑需用去離子水或硬度較小的水。表面活性劑是影響微乳劑濁點的最重要因素，在含有非離子表面活性劑的微乳劑中，表面活性劑的HLB值越高，則微乳劑的濁點越高，但與表面活性劑總量無關，故可選用親水性強的非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑來提高微乳劑的濁點。微乳液中常選用醇作輔助表面活性劑起降低界面張力的作用，通常隨著醇鏈的增長，微乳劑的濁點降低，乙醇對濁點有明顯的提高作用。不同微乳液中有機溶劑對濁點的影響與有機溶劑的結構有關。另微乳體系的pH值對微乳劑的濁點影響不大。諸多因素中，表面活性劑與助表面活性劑的合理搭配對濁點的影響最大。

2.3 氯化物鍍鋅溶液中濁點影響因素

光亮劑中含有一定量的非離子表面活性劑，濁點是影響其品質的一個重要因素。謝洪波等[10]研究了氯化物鍍鋅溶液中濁點的各種影響因素。主鹽濃度越高，濁點越低；組成鹽的離子化合價越高，降得更低。但主鹽氯化鋅的濃度對濁點的影響卻不符合這個一般規律。濁點隨主光亮劑和輔助添加劑含量的提高而降低；當含有弱酸類輔助添加劑時，隨pH值的降低，濁點顯著降低；隨陰離子表面活性劑增溶劑的加入而大幅度提高。

2.4 鉆井液中濁點的影響[11，12]

聚合醇鉆井液配方中含有聚乙二醇、聚丙二醇等非離子表面活性劑，表現出膠束化和濁點等性質。聚合醇穩定井壁、保護油層和潤滑等性能均與濁點有關，因而可以按照不同井段的溫度設計相應的聚合醇體系來得到最優的效果。目前的研究主要是尋找不同類型添加劑對聚合醇濁點的影響規律，從而對聚合醇鉆井液的設計和調控提供指導。研究表明，濁點溫度附近鉆井液的潤滑性變化明顯，同時聚合醇的頁巖抑制率隨溫度升高而持續升高，高溫時效果更明顯。不同電解質鹽類添加劑對PEG體系濁點的影響及預測也有研究。

3 非離子表面活性劑濁點測定的新方法

濁點的測定方法普遍采用目測法，按照GB/T 5559—1993規定進行測定。非離子表面活性劑溶液濁點的判斷要求溶液中的膠束量和膠束尺寸達到一定程度后，才能被肉眼觀察；加之部分非離子表面活性劑混濁過程變化不明顯，目測法測定的濁點在準確度和精確度上難以達到理想要求。孟慶華等[1]以環氧乙烷/環氧丙烷共聚醚為例，采用帶有恒溫池附件的紫外—可見光譜儀測定了此類表面活性劑的濁點。他們發現溶液澄清時，吸收率幾乎為零，而溶液渾濁后，吸收率明顯增加，便可從圖譜中讀出非離子表面活性劑溶液的濁點，測定的結果重復性好。同時還可利用圖譜判斷同一類型產品的優劣，這是目測法所無法比擬的。

［1］ 孟慶華，孫志成，王鳴華，等．利用紫外—可見光譜儀測定表面活性劑濁點的新方法．實驗室研究與探索[J]．，2006，25(2):163-165．

［2］ 莫小剛，劉尚營．非離子表面活性劑渾濁點的研究進展．化學通報[J]，2001，（8）：483-487．

［3］ Huibers PDT,Shah DO,Kstritzky AR．Predicting surfactant cloud point from molecular structure[J]．J Cllloid Interface Sci,1997(193)：132-136．

［4］ 苑世領，蔡政亭，徐桂英，等．用定量結構關系預測表面活性劑的渾濁點[J]．物理化學學報，2003，19（4）：334-337．

［5］ 王文德，陳美玲，王正武．非離子表面活性劑構效關系的研究[J]．日用化學品科學．2008，31(12):21-37．

［6］ 黃炎，秦煒，戴猷元．濁點萃取技術及其在分離過程中的應用[J]．現代化工．2006，26：307-309．

［7］ 宋芳，王險，江樹人，等．不同影響因子對微乳劑濁點的影響[J]．農藥．2005，44（10）:45-47．

［8］ 張春華，王忠偉，黃敬良，等．農藥微乳劑濁點的研究．農藥[J]，2006，45（3）:176-178．

［9］ 陳福良，楊海軍，王儀．17O-核磁共振法研究農藥微乳劑濁點與其組分之間的相關性[J]．農藥學學報，2005,7(3):269-274．

［10］謝洪波，張來祥．影響氯化物鍍鋅溶液非離子表面活性劑濁點的因素[J]．材料保護，2001，34（3）：14-15．

［11］郭保雨．聚合醇的濁點對鉆井液潤滑和防塌性能的影響[J]．石油鉆探技術．2004，32(4):42-43．

［12］孫德軍，張春光，陳玉杰，等．多元醇類表面活性物質的濁點行為在鉆井液中的應用[J]．鉆井液與完井液．2004，21(1)：8-10．

book=2010,ebook=99

10.3969/j.issn.1008-1267.2010.03.006

TQ423.2

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1008-1267（2010）03-015-03

2009-12-07