Page 89 - 精细化工2019年第10期

第 10 期 陈思雅，等: 超支化表面活性剂乳状液稳定性能研究 ·2055·

的能力随着取代基琥珀酸单十二酰胺磺酸的增加呈 2.4.2 介观液滴粒度测定
现先增大后减小的趋势，HPSA-4 降低界面张力的能 pH 对 HPSA-4 乳状液稳定性能的影响见图 4。
力最强， ρ(HPSA-4)=0.193 g/L 时 其表面张力
δ(HPSA-4)=0.077 mN/m。这是因为，随着取代基数
量的增加，HPSA 分子中疏水长链逐渐增多，形成
三维网状结构，HP 和琥珀酸单十二酰胺磺酸物质的
量比为 1∶4 时，亲水基团（—OH）与亲油基团（十
二烷基疏水长链）达到平衡，HPSA-4 分子更容易吸
附在油水界面并形成胶束，降低界面张力。
2.4 pH 对系列 HPSA 乳化作用的影响
2.4.1 宏观相分离
HPSA 含有多个亲水基和亲油基，pH 直接影响

其强亲水基团的含量及在油水界面的分配，pH 对系 图 4 pH 对 HPSA-4 乳状液稳定性的影响
列 HPSA 乳化能力的影响如图 3 所示。 Fig. 4 Effect of pH value on the stability of HPSA-4
emulsions

如图 4 所示，随着 pH 升高，乳状液粒径变小，
排列变得紧密，pH 对乳状液的稳定性影响较大。
pH=5、8、10 时，平均粒径（M z ）分别为 903.4、
695.5、628.6 µm。
2.4.3 微观界面黏弹性测定
乳状液是热力学不稳定体系，具有巨大的界面
自由能，界面膜的黏弹性指界面受到扩张和压缩时，
界面膜恢复原来状态的能力，界面膜的黏弹性越好，

乳状液越稳定 [13] 。HPSA-4 具有壳核结构，疏水链
图 3 pH 对系列 HPSA 乳化能力的影响
Fig. 3 Effect of pH value on the emulsifying properties of 段在外层，而亲水基团在内核，在界面上吸附时，
HPSA samples HPSA 分子的亲水基团朝向内侧水相，而疏水基团
朝向外层油相，亲水基团和亲油基团在界面上有一
如图 3 所示，随着琥珀酸单十二酰胺磺酸取代
个链段排布组合过程，在界面上存在明显的时间效
数量的逐渐增加，HPSA 乳化能力呈现出先增大后
应 [14] 。pH 对乳状液界面黏弹性的影响见图 5。
减小的趋势。HPSA-4 的乳化性能较优。pH=10 时，
120 ℃老化 12 h 乳化指数（EI）仍为 67.5%。这与
界面张力的规律一致。对于任意 HPSA 溶液，随着
溶液 pH 的变化，其乳化能力先增大后减小，
HPSA-4、HPSA-5 以及 HPSA-6 溶液在较宽的 pH 范
围（6~11）内能够形成较为稳定的乳状液。这是由
超支化表面活性剂的性质所决定的。超支化表面活
性剂含有多个亲水亲油基团，随着 pH 的改变，—
–
SO 3 基团会形成—SO 3 H 或—SO 3 Na 两种形态，因此，
HPSA-4 具有 pH 响应性，在酸性条件下疏水性较强，
碱性环境下亲水性较强。调节体系酸碱度并均质，
可以形 成不 同亲水 / 疏 水的胶 束聚 集体， 因而 图 5 pH 对乳状液界面黏弹性的影响
Fig. 5 Effect of pH value on the interfacial viscoelasticity
HPSA-4 在较宽的 pH 范围内均可形成稳定的乳状
of emulsion
液。当 pH 较高时，—SO 3 H 解离成为—SO 3 Na，极
性基团处于离子状态时易于向界面聚集，因此乳化 界面膜的黏弹性反映了 HPSA-4 分子在油水界
能力较强；当 pH 较低时，—SO 3 H 的局部质子化作 面上的吸附动力学以及界面层的弛豫 [15] 。如图 5 所
用使 HPSA-4 聚集成多分子胶束，在油中聚集，因 示，随 pH 变化，界面膜的黏弹性先增大后减小，
此乳化能力较差。 pH=2~3 时，界面黏弹性较低。这是因为，pH 较低