聚醚型非離子表面活性劑的濁點及其影響因素

賈晉卓

摘要：總結了非離子表面活性劑濃度、外加聚合物、離子表面活性劑、無機電解質、助表面活性劑等對聚醚型非離子表面活性劑水溶液濁點的影響規律，發現聚合物由于其結構和分子量不同對濁點的影響也不同，一般可使濁點降低加入離子表面活性劑可以和非離子表面活性劑形成混合膠束，從而使濁點升高無機鹽由于存在鹽析和鹽溶兩種不同效應而對濁點的影響比較復雜醇和有機酸等助表面活性劑根據其碳鏈的長短不同而影響濁點。這些規律對非離子表面活性劑的研究和應用有一定的指導意義。

關鍵詞：非離子表面活性劑；濁點；添加劑

非離子表面活性劑在水溶液中可與水形成氫鍵。當升高溶液的溫度到某一點時，氫鍵斷裂，表面活性劑與水相分離，溶液由澄清變渾濁。這一點的溫度即稱為濁點[1]。濁點是非離子表面活性劑的獨特性質和最基本的物理參數，我們使用非離子表面活性劑時一般都應在濁點溫度以下，因而測定其濁點是進行物理化學性能研究和開發其應用的前提。目前關于非離子表面活性劑濁點的研究報道已相當多[2]。濁點不僅與表面活性劑的結構有關，還受添加劑的影響。本文主要總結了非離子表面活性劑濃度、外加聚合物、離子表面活性劑、無機電解質、助表面活性劑等對非離子表面活性劑水溶液濁點的影響規律。

1.實驗方法

將一定濃度的表面活性劑及添加劑的水溶液加入具塞試管中，插入溫度計，在水浴中逐漸升溫，觀察其變化情況。當溶液由清變濁時，該溫度即為濁點初值。使水浴降溫后再升高溫 度，以剛出現渾濁的溫度為濁點。重復該過程 4 次，取平均值，即為CP 值。

2.結果與討論

2.1非離子表面活性劑濃度對濁點的影響

一般說來，表面活性劑水溶液的濁點能表明其親水基與水分子形成氫鍵的能力。相同濃度下，非離子表面活性劑 EO 鏈越長，其水溶液的濁點越高。這主要由于 EO 鏈可與水分子形成氫鍵，EO 鏈越長，形成的氫鍵數目越多，破壞這些氫鍵所需能量就越大，因而需要較高的溫度才能完全破壞表面活性劑與水分 子間的密切聯系[3]。這種現象可根據在水溶液中膠束的形狀隨濃度而改變的觀點解釋。在濁點到達最低值之前，表面活性劑濃度的升高，僅使膠束的數目增加，彼此相互碰撞的幾率增大，聚結可能性增加，因此易引起與水相分離，使濁點下降。然后，膠束的形狀開始改變，由球狀變為棒狀，膠束粒子的回旋半徑增大，溶液粘度增加[4]，膠束彼此相遇的幾率大大降低，導致濁點上升。

2.2聚合物對非離子表面活性劑濁點的影響

聚合物可與表面活性劑相互作用，從而影響其濁點。聚合物 PEG 對 TX 濁點的影響可分為兩種情況，一是 PEG 分子量較小，可使濁點升高二是為分子量較大，使濁點降低。這可用冠狀內鏈膠束模型[5] 來解釋。對低分子量的 PEG，與膠束形成膠束-低聚乙二醇復合物，同小分子極性化合物和膠束的作用相似，乙二醇覆蓋在膠束表面或部分進入柵欄層中，由于聚合物分子鏈的空間效應和溶劑化效應，使膠束顆粒之間的碰撞機會減小，因而需更高的能量才能達到濁點。但對于大分子量的PEG，可以形成典型的聚合物-表面活性劑復合物，其中乙二醇鏈纏繞在膠束基附近，形成內鏈膠束，使聚合物可在膠束之間建立“橋梁”，從而膠束之間的相遇更加容易，濁點自然就下降。可見聚合物鏈節可纏繞在膠束的周圍，而膠束同時也可吸附聚合物分子，這種相互作用就促進了內鏈膠束，即膠束-聚合物的形成。對聚合物與表面活性劑的相互作用影響濁點還有其它模型[6] 解釋，如高分子溶液模型、項鏈模型等，且不同類型聚合物對濁點的影響也不盡一致，我們必須把表面活性劑和聚合物二者的結構共同考慮才能得到合理的結論。

2.3離子表面活性劑對非離子表面活性劑濁點影響

離子表面活性劑的加入使非離子表面活性劑的濁點升高。許多文獻[7] 都報道了這一點。在外加表面活性劑濃度一定時，非離子表面活性劑濃度越低，二者形成的混合物的電荷密度越高，膠束間的排斥力越大，從而濁點越高。在相同的非離子表面活性劑濃度下，外加離子表面活性劑濃度升高時，一般濁點也升高，這也是由于膠束表面電荷密度增大的緣故。因此，非離子表面活性劑與離子位形式存在發生鹽溶作用，使濁點升高。

2.4無機電解質對非離子表面活性劑濁點的影響

無機電解質的加入對濁點的影響由于其鹽析、鹽溶兩種因素的共同作用而變得比較復雜[8]。無機鹽溶于水中后，由于離子與離子、離子與偶極子之間存在電性作用，使水分子聚集在離子周圍，自由水減少，即鹽析作用使非離子表面活性劑易于從水中析出，導致濁點下降。同時，離子與非離子表面活性劑之間的相互作用也將水從離子和非離子表面活性劑周圍的水化層排出，自由水增加，導致鹽溶，使濁點升高。電解質對非離子表面活性劑濁點的影響是兩種因素共同作用的結果。多數陰離子易發生水合作用，一般鹽析占主導地位，使濁點下降 而多數陽離子易與非離子表面活性劑的醚鍵絡合[9]。

討論

醇、有機酸等助表面活性劑對濁點的影響也是兩個因素共同作用的結果。醇的親水基可與水形成氫鍵，限制表面活性劑的膠團化作用[10]，使濁點升高 同時醇在膠束的界面層和柵欄層中增溶，與水形成氫鍵，膠束總含水量增加，也使濁點升高。醇增溶在柵欄層中，親水基靠近表面活性劑的極性頭，空間阻礙及與醚形成氫鍵的作用降低了表面活性劑的水合能力，使濁點下降。甲醇、乙醇碳鏈短，親水性強，在膠束溶液中大部分溶于水，部分吸附于膠束界面及柵欄層，從而使濁點升高對碳數大于 4 的醇，親水性差，多數增溶在柵欄層中，使濁點降低。此外，MA P 在皮革工業中作為鞣革劑、在濕法冶金中作貴金屬萃取劑、在化妝品中作特殊性能的化妝品添加劑、在紡織工業中作纖維油劑。M A P 雖具有磷酸酯的結構，但它的研究歷史短，許多功能還未發現。

參考文獻

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（作者單位：內蒙古自治區生物技術研究院）