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第 1 期 郑环达，等: 超临界 CO 2 微乳液及其在纺织中的研究进展 ·3·
的水；在此基础上，以无毒的全氟聚醚碳酸铵（PFPE， 超临界 CO 2 微乳液体系中的应用，开发价格低廉、
结构如下所示）作为表面活性剂，成功构建了超临界 环境友好的新型表面活性剂成为各国科研机构的研
CO 2 /PFPE/水微乳液，并以此萃取出了具有生物活性 究重点。由于原料易得性，探索碳氢非离子表面活
的牛血清蛋白 [24] 。 性剂新结构成为现阶段研发人员的主要目标 [29] 。
2001 年，韩布兴 [30] 等报道了非离子表面活性剂
Dynol-604 在超临界 CO 2 流体中具有较高的溶解度，
尽管 Dynol-604 为非氟和非硅氧烷类表面活性剂，
但其仍可以形成均一的超临界 CO 2 微乳液，增溶水
由于超临界 CO 2 微乳液体系的增溶水量与微水 量为 0.6%；随后发现非离子表面活性剂 Ls-36 和
池的极性大小息息相关，直接影响着其对物质的溶 Ls-45 也可以溶解在超临界 CO 2 中。由于 Ls-36 中的
EO 基团少于 Ls-45，导致超临界 CO 2 /Ls-36 体系在
解能力。因此，研究人员们不断开发新的超临界 CO 2
微乳液体系，以获得更大的增溶水量。Sagisaka [25] 40 ℃、20.14 MPa 的条件下的增溶水量为 4.7%；而
CO 2 /Ls-45 体系在 30 ℃、23.34 MPa 的条件下的增
等发现，利用氟化双尾戊酸阴离子表面活性剂
8FS(EO) 2〔EO 指环氧乙烷（C 2H 4O）〕，通过与碳氟- 溶水量可达到 7.9% [31] ；上述结果为廉价非氟表面活
碳氢混合阴离子表面活性剂（FC 6 -HC n ）混合后的协 性剂设计提供了有益信息。Yu [32] 等通过相行为实验
同效果，相较纯 8FS(EO) 2 体系，可以获得更大的增 和分子动力学模拟，证明了超临界 CO 2 /Ls-54/水三
溶水量；进一步研究发现，另一种氟化双尾戊酸阴 元稳定微乳液体系的存在，并可利用该微乳液选择
离子表面活性剂 8FG(EO) 2 ，也可以形成稳定的超临 溶解 1, 3-丙二醇水溶液；此外，还计算得到 Ls-45
界 CO 2 微 乳液，在 75 ℃其最大增溶水量高 达 微乳液体系的临界微乳液浓度为 0.00271 mol/L；该
60% [26] 。8FS(EO) 2 、8FG(EO) 2 结构如下所示： 体系溶水能力随压力的增大而增大，水分子与表面
活性剂分子的聚集轨迹基本同步，而表面活性剂数
量对微乳液内水核的最终聚集程度影响不大 [33] 。部
分表面活性剂结构如下所示：
尽管含氟表面活性剂呈现了与 CO 2 良好的相溶
性特点，但由于其高成本和毒性缺点，科学家们不
断尝试通过改变表面活性剂的尾端结构，获得低含
氟量的新型表面活性剂。Mohamed [27] 等合成了一种
新型混合表面活性剂 CF2/AOT4，通过 H—F 链段改
变了表面活性剂的尾端结构，既降低了助剂的含氟
量，又保持了其足够的亲 CO 2 性能；在此基础上，
琥珀酸二（2-乙基己基）酯磺酸钠（AOT）作
又设计开发了 CF2/SIS1 作为亲 CO 2 表面活性剂，其
为一种典型的阴离子表面活性剂, 可以溶解在部分
最低氟含量为 15.01%，是目前为止最为高效的双链
有机溶剂和超临界烷烃中形成微乳液, 却不能溶解
表面活性剂，其增溶水量为 39%，达到了与长链含 在超临界 CO 2 流体中，无法形成超临界 CO 2 /AOT
氟表面活性剂相当的效果 [28] 。CF2/AOT4、CF2/SIS1
微乳液。研究发现，AOT 的氟化同系物对 CO 2 包水
结构如下所示： 体系是非常有效的稳定剂，其在临界胶束浓度处的
气液表面张力介于 17.7~27.8 mN/m [34] 。在此指引下，
研究人员对一系列含有不同分支的 AOT 同系物的
相行为进行了研究。Eastoe [35] 等的研究结果表明，
表面活性剂 A 和 B 可以在 33 ℃、25 MPa 的条件下，
经过 20 min 的搅拌作用形成超临界 CO 2 微乳液。随
[36]
后, Eastoe 等又通过在大分子链端引入叔丁基和
2.2 碳氢表面活性剂 羰基，合成了可形成超临界 CO 2 微乳液的碳氢表面
含氟表面活性剂的昂贵价格极大地限制了其在 活性剂 AOK,其增溶水量可达到 29.5%。Enick [37] 等
