磺酸型雙子表面活性劑與十二烷基硫酸鈉的復(fù)配研究

朱寶偉，陳紅

（營口理工學院 化學工程系，遼寧 營口 115004）

磺酸型雙子表面活性劑與十二烷基硫酸鈉的復(fù)配研究

朱寶偉，陳紅

（營口理工學院 化學工程系，遼寧 營口 115004）

通過微波方法合成了乙二醇雙琥珀酸2-乙基己酯磺酸鈉（Gemini-7），研究了其與十二烷基硫酸鈉(SDS)復(fù)配體系的穩(wěn)定性、表面張力、泡沫性能、乳化性能、增溶性能等。結(jié)果表明，Gemini-7與SDS有很好的復(fù)配性，在SDS溶液中加入少量的Gemini-7后表面張力比單一組分的表面張力低。SDS / Gemini-7體系的泡沫性能、乳化性能和增溶性能與 SDS單一體系相比都有顯著的提高。因此在含有 SDS的產(chǎn)品中加入少量的Gemini-7，可提高其使用效率。

雙分子表面活性劑；十二烷基硫酸鈉；復(fù)配

在傳統(tǒng)的表面活性劑分子中只含有一個親水基團和一個親油基團，這種傳統(tǒng)的表面活性劑在界面或分子聚集體中排列不是很緊密，因此降低表面張力的能力有限[1-5]。Gemini 表面活性劑是由兩個雙親分子的離子頭基經(jīng)聯(lián)結(jié)基團通過化學鍵連接而成的，因其結(jié)構(gòu)上的特點而被形象地命名為 Gemini表面活性劑[5]。

對于Gemini表面活性劑的合成報道較多，但有關(guān)Gemini表面活性劑的復(fù)配報道較少。實驗采用微波的方法合成了乙二醇雙琥珀酸 2-乙基己酯磺酸鈉（Gemini-7）雙分子表面活性劑，考察了其與SDS復(fù)配性能。

1 實驗部分

1.1 材料與試劑

雙子表面活性劑乙二醇雙琥珀酸 2-乙基己酯磺酸鈉(Gemini-7)，自制，質(zhì)量分數(shù)＞98.8%;十二烷基硫酸鈉(SDS)，質(zhì)量分數(shù)＞98%，國藥集團化學試劑沈陽公司;環(huán)己烷、苯等(沈陽化學試劑廠)，AR;去離子水，自制。

1.2 儀器與設(shè)備

MAS-1微波合成儀（上海新儀微波化學科技有限公司）; CL-3型自動張力測定儀（淄博淄分儀器有限公司）；721-100型分光光度計（上海第三分析儀器廠）；具塞量筒、容量瓶等。

1.3 方法

（1）乙二醇雙琥珀酸 2-乙基己酯磺酸鈉的合成，參考文獻[6]的方法。

（2）復(fù)配體系穩(wěn)定性:分別配制含有雙子表面活性劑質(zhì)量分數(shù)為1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%的SDS溶液，混合均勻后，在常溫下靜置放置24 h，觀察溶液的狀態(tài)及穩(wěn)定性。

（3）表面張力的測定按文獻[7]的方法測定。

（4）乳化性能: 在 50.0 mL具塞量筒中加入20.0 mL的0.1 mol/L的表面活性劑水溶液和20.0 mL

的環(huán)己烷，來回搖動30次，靜止并計時，直至具塞量筒中下部分分出水層至5.0 mLl刻度線為止[8]。所需時間越長乳化力越好，重復(fù)3次，取平均值。

（5）泡沫性能: 在 50.0 mL具塞量筒中加入20.0 mL的0.1 mol/L的表面活性劑水溶液，上下震蕩30次，靜止放置，同時用秒表計時，待泡沫消失后記下時間。時間越長，泡沫性能越好，重復(fù)3次，取平均值。

（6）增溶性能: 增溶性能按文獻[8]測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 復(fù)配體系的穩(wěn)定性

從配制得到的 10種含有不同質(zhì)量分數(shù)雙分子表面活性劑Gemini-7的SDS溶液的外觀和透明程度看，在所配制的濃度范圍內(nèi)，雙分子表面活性劑Gemini-7與SDS有很好的復(fù)配性能。

2.2 復(fù)配體系的表面張力

分別測定了含不同質(zhì)量分數(shù)雙分子表面活性劑SDS/Gemini-7體系在臨界膠束濃度下的表面張力γCMC，結(jié)果見表 1。由表 1可以看出，SDS/Gemini-7體系的表面張力明顯低于單一體系的表面張力，結(jié)果顯示只要SDS溶液中加入少量的Gemini-7，就大大降低了復(fù)配體系的表面張力，當 Gemini-7的質(zhì)量分數(shù)達到8%時就顯示出很高的表面活性，表面張力降低到了 22.5 mN/m。因此，Gemini-7可添加在以SDS為主要配方的產(chǎn)品中，達到很好的增效作用。

2.3 復(fù)配體系的泡沫性能

測定了含不同質(zhì)量分數(shù)雙分子表面活性劑Gemini-7的SDS體系的泡沫性能，結(jié)果見表2。

表1 SDS/ Gemini-7體系的表面張力Table 1 Surface tension of SDS/Gemini-7

表2 SDS / Gemini-7體系的泡沫性能測定結(jié)果Table 2 Foaming property of SDS/Gemini-7

表3 SDS / Gemini-7體系的乳化性能測定結(jié)果Table 3 Emulsibility of SDS/Gemini-7

表面活性劑的泡沫性能可以用起泡性和穩(wěn)泡性來衡量。一般來說表面活性劑降低表面張力的能力越強，越容易形成泡沫。表面活性劑的溶液形成液膜的性質(zhì)是其形成泡沫穩(wěn)定性的主要因素。表面活性劑使體系表面張力變化越大，Marangoni效應(yīng)就顯著，表面張力的“修復(fù)”能力就越強，形成的泡沫越穩(wěn)定[9]。

在所考察的濃度范圍內(nèi)，雙分子表面活性劑Gemini-7質(zhì)量分數(shù)為10%時體系的起泡力最強，這是因為此時體系的表面張力降低到最低，復(fù)配體系降低了形成泡沫所需要的表面功，因此利于泡沫的形成。在 SDS中加入少量的雙分子表面活性劑Gemini-7能改善其起泡性，但改善效果不是特別顯著，但穩(wěn)泡效果很顯著。

2.4 復(fù)配體系的乳化性能

測定了含不同質(zhì)量分數(shù)雙分子表面活性劑的SDS/Gemini-7體系的乳化性能，結(jié)果見表3。由表中可以看出雙分子表面活性劑Gemini-7與SDS復(fù)配后，復(fù)配體系的乳化性明顯高于單一SDS的乳化性，當Gemini-7含量達到10%時，體系的乳化性能出現(xiàn)最大，此時的協(xié)同效應(yīng)也最佳。乳化性能出現(xiàn)最大值的原因可能是表面活性劑此時在油/水界面排列最為緊密，界面膜的強度有所提高，界面張力值達到最小[10]，導(dǎo)致體系乳化性能的提高。

2.5 復(fù)配體系的增溶性能

采用分光光度法測得的雙分子表面活性劑

Gemini-7數(shù)據(jù)結(jié)果如表4所示。

根據(jù)表 4做光密度—苯含量曲線圖，如圖 1所示。

表4 不同苯含量的吸光度Table4 Absorbance of different benzene content

圖1 光密度—苯含量曲線Fig.1 Curve of optical density—benzene content

表5 SDS / Gemini-7體系的增溶性能測定結(jié)果Table 5 Solubilization of SDS/Gemini-7

從上圖中看出，增溶極限A值為1.4，按以下公式計算出增溶能力：

式中：A—增溶極限時苯含量，mL；

V—表面活性劑溶液的用量，mL；

C—表面活性劑溶液的實際濃度，mol/L[8]。

按照上述方法分別測出SDS對苯的增溶性能及含不同質(zhì)量分數(shù)雙分子表面活性劑Gemini-7的SDS體系對苯的增溶能力，結(jié)果如表5所示。

從表5可以看出，在SDS溶液中加入少量的雙分子表面活性劑Gemini-7，能極大地提高其增溶性能，顯示出雙分子表面活性劑 Gemini-7與 SDS很好的協(xié)同作用，也就是在SDS中加入少量的雙分子表面活性劑Gemini-7會明顯地改善其增溶性能。

3 結(jié) 論

（1）在SDS體系中加入少量的雙分子表面活性劑Gemini-7，復(fù)配體系在一定的范圍內(nèi)可穩(wěn)定存在。

（2）對于SDS/Gemini-7體系，表面張力、泡沫性能、乳化性能、增溶性能均比單一的SDS體系有明顯的增強，說明在SDS的體系中加入少量的雙分子表面活性劑Gemini-7，就能使SDS的表面活性有很大的提高。

［1］Bunton C A, Robinson L, Schaak J，et.al. Catalysis of nucleophilic substitutions by micelles of dicationic detergent[J]. J Org Chem, 1971,36(16):2346-2350.

［2］Zhu Y P. M asuyama A, Okahara M. Preparation and surface active propertie of amphipathic compounds with two sulfate groups and two lipophilic alkyl chains[J]. Am Oil Chem Soc, 1990,67(7):459-463.

［3］Menger F M, Littalu C A. Gemini Surfactants: sysnthesis and prop erties[J]. J.Am.Chem.Soc, 1991,113:1451-1452.

［4］Menger F M, Littalu C A. Gemini Surfactant: A New Class of Self -Assembling Molecules[J]. J.Am.Chem.Soc,1993,115:10083-10090.

［5］欒和鑫.陰非離子型Gemini表面活性劑合成及性能研究[D].大慶：東北石油大學，2013.

［6］Microwave-assisted synthesis and properties of sodium glycol bis-(i sooctyl)sulfosuccinate[J].Journal of surfactants and detergents,2012(3): 245-249.

［7］華平,李建華,張躍軍.月桂醇聚氧乙烯醚（7）己基磺基琥珀酸混合雙酯鈉的合成與性能[J].精細化工,2004,21（2）:104-107.

［8］王幫賀;曹穎;高楓,等.表面活性劑 L-113A增溶能力的測定[J].遼寧化工，2006，35（11）：671-672.

［9］賈金英.琥珀酸酯磺酸鹽型 Gemini 表面活性劑的合成及性能研究[D] .大連：遼寧師范大學，2012.

［10］鄭成,程文靜,毛桃嫣,等. 十八烷基甲基二羥乙基溴化銨與其他表面活性劑的復(fù)配性能[J].精細化工，2011,28(12):1154-1158.

Study on Mixed System of Sulfonate Gemini Surfactants With Sodium Dodecyl Sulfate

ZHU Bao-wei，CHEN Hong
（Yingkou Institute of Technology, Liaoning Yingkou 115014, China）

Ethylene glycol Gemini sodium 2-ethyl hexanol sulfosuccinate was synthesized under microwave-assisted conditions .The stability, surface tension, foaming property, emulsibility and solubilization of its mixed system with sodium dodecyl sulfate(SDS) were studied．The results show that the mixed system has good complex properties．The surface tension of the mixed system with a small amount of Gemini-7 is lower than that of the single SDS component. The foaming property, emulsifying property and solubilization of SDS / Gemini-7 increase significantly. So it is feasible to add a small amount of Gemini-7 to SDS，which can improve the efficiency of SDS．

Gemini surfactant;Sodium dodecyl sulfate; Complex

TQ 423.99

A

1671-0460（2014）10-1965-03

2014-03-16

朱寶偉（1968-），男，遼寧遼陽人，工程師，1991年畢業(yè)于遼寧大學分析化學專業(yè)，研究方向：從事精細化學品的研究工作。E-mail：hong_chen1967@sina.com。