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第 3 期 刘 佩，等: 一种 pH 响应性氨基酸酸液起泡剂的合成与应用 ·447·

质。由表 1 还可知，酸性条件下，AAS-1 的 A min 相 此，pH 较高时羧基的可电离性变弱，羧基中和量少，
对较小，这可能是因为碱性条件下，α-烷基的空间 最终导致起泡性能减弱，这点与 AAS-1 的电导率变
–
位阻效应使得亲水基(COO )在溶液表面或分子聚集 化趋势相一致。
体中难以紧密排列，因而 A min 较大，吸附量也因此 对 AAS-1 的泡沫性能进行多次循环测试，以确
变小。 定其泡沫性能的可重复性，采取随机选择 pH 实验
2.5 泡沫体积(V 0 )和半衰期(t 1/2 )测定 点的方法，具体操作如下：按照 1.4.3 节的方法配制
对表面活性剂 AAS 和 AAS-1 进行 pH 刺激-响 表面活性剂水溶液并测试其泡沫性能，记录实验数
应性测试，其在不同 pH 下的 V 0 和 t 1/2 如图 7 所示。 据，待泡沫消完，按照 1.4.1 节的方法将表面活性剂
结果说明，在 pH 4~7 内（等电点附近），AAS 的泡 水溶液的 pH 随机调至酸性，再次按照 1.4.3 节的方
沫性能较差；在 pH<3 和 pH>7 时，AAS 的起泡能 法测试其泡沫性能，记录实验数据，待泡沫消完，
力强，泡沫半衰期也长。这可能是因为等电点附近 按照 1.4.1 节的方法将表面活性剂水溶液的 pH 随机
时，氨基酸表面活性剂因形成内盐结构而变得不稳 调至碱性，以此循环，测试结果如图 8 所示。

定，较大的聚集体之间容易借静电引力迅速结合，
溶解度降低，沉淀析出，从而导致其泡沫性能降低。

图 8 25 ℃下，AAS-1 泡沫性能的响应性测试
Fig. 8 Foam operty AAS-1 response test at 25 ℃

结果表明，当再次降低表面活性剂溶液的 pH
时，亲水基团吸附量恢复，表面活性剂恢复发泡性
能，可以反复起泡消泡，且多次酸碱加入中和产生
的盐(NaCl)对其泡沫性能几乎无影响，短期循环内
反而能提高其泡沫性能。这说明以 pH 为触发机制
的刺激-响应性表面活性剂 AAS-1，可以在“有表面
活性”和“无表面活性”以及“发泡”和“消泡”
之间多次循环。应用于泡沫酸液体系，可实现工艺
技术与设备的有机结合，做到泡沫酸返排液“不落

图 7 25 ℃下，AAS 和 AAS-1 的 V 0 （a）和 t 1/2 （b）随 地”循环处理，既节约资源，又能降低成本，对返排
pH 的变化图 液不能进行环保处理的行业难题 [22-24] 具有指导意
Fig. 7 V 0 (a) and t 1/2 (b) of AAS and AAS-1 with pH at 义，也使得相关技术更具实用性。
25 ℃
3 结论
从图 7 还可见，当 pH>7 时，AAS-1 的泡沫性
能很差，但当 pH<7 时，AAS-1 的起泡能力强，泡 以十二胺和甲基丙烯酸甲酯为原料合成了 pH
沫半衰期长，与 AAS 的现象恰好相反。这可能是由 响应性两性表面活性剂 AAS-1。结果表明：AAS-1
α-甲基对胺基和羧基的影响所致，α-甲基是供电子 在界面处的吸附行为对溶液 pH 敏感，在酸性条件
基，它的存在使得羰基对胺基的吸电子效应减弱， 下表现出更优的表面活性。AAS-1 水溶液的泡沫性
从而胺基的可电离性变强，在弱酸条件下即可显示 能随体系 pH 的变化而变化，当 pH＞7 时，泡沫性
出强阳离子性，水溶性得到增强，最终表现为表面 能差，pH＜7 时起泡能力强，泡沫稳定性好，且受
活性剂的表面活性增强，起泡性曾强。同时，α-甲 体系 NaCl 含量的影响小，能反复起泡消泡，可用作
基的供电子效应又会使得羧基的电离能力下降，因 酸液起泡剂制备泡沫酸液体系。