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第 4 期 付 东，等: 长链 N-烷基-3-甲基吡啶溴盐表面活性剂合成及性能 ·647·

电导率法测得的 CMC 取以 10 为底数与尾链碳原子 由图 3 可以看出，[C 12 mpy][Br]、[C 14 mpy][Br]
作图。在 298.15 K 时，[C n mpy][Br]表面活性剂的疏 和[C 16 mpy][Br]表面活性剂的 CMC 随着疏水基链长
水尾链碳原子数对 CMC 绘图得到一条直线，直线 度的增加而减小。这是因为疏水基链长度越长疏水
的线 性回 归 方程为 y=0.312x+1.758 ，相 关系数 作用越强 [19] ，[C n mpy][Br]分子在水溶液中聚集行为
R=0.9997。由线性回归方程可知截距（A）=1.758， 自发性增强，更容易形成胶束。因此，具有较低的
斜率（B）=0.312，[C n mpy][Br]表面活性剂的 CMC CMC。这一趋势与长链咪唑离子液体表面活性剂的
随其疏水基碳原子数的增加而减小，本实验得到的 规律相符 [20] 。
结果符合 Stauff-Klevens 经验公式 [18] ： 图 4 为[C 12mpy][Br]、[C 14mpy][Br]和[C 16mpy][Br]
lgCMC  A B 表面活性剂的 CMC 随温度（298.15~318.15 K）的
c n
式中：A 和 B 对应截距和斜率；n c 为疏水基碳原子数。 变化曲线。由图 4 可知，随着温度的升高，[C n mpy][Br]
[C n mpy][Br]表面活性剂疏水基链长对 CMC 影 表面活性剂的 CMC 先降低后升高。这是因为温度
响显著，并且当疏水基链每增加 2 个—CH 2 —单元， 的升高，减弱了亲水头基的水合作用，促使胶束易
[C n mpy][Br]表面活性剂 CMC 约减小为原来的 1/4。 于形成，所以[C n mpy][Br]表面活性剂的 CMC 降低。
2.3 温度对 CMC 的影响 然而，温度继续升高，[C n mpy][Br]分子的热运动加
分别配制 [C 12 mpy][Br] 、 [C 14 mpy][Br] 和 剧，体系的混乱度增加，从而削弱了分子之间的疏
[C 16 mpy][Br]表面活性剂的不同浓度溶液，考察了温 水作用，导致分子之间不利于胶束的形成。因此，
度对 CMC 的影响，结果如图 3 所示。 [C n mpy][Br]表面活性剂的 CMC 升高。

图 4 [C n mpy][Br]不同温度下 CMC 随温度变化曲线
Fig. 4 Variation of CMC of [C n mpy][Br] with different
temperature

2.4 胶束化热力学参数
对于阳离子液体表面活性剂可以按照公式（1）
计算其标准胶束化吉布斯自由能（ΔG m ） [21] ：
l
n
 m ( G   )2 R  T  CMC （1）
式中：为胶束电离度；R 为理想气体常数，R=
8.314 J/(molK)；T 为绝对温度，K；χ CMC 为 CMC
时溶液中表面活性剂的摩尔分数，%。
可以按照公式（2）计算：
S
  2 （2）
S 1
式中：S 2 为 CMC 之后电导率斜线的斜率值；S 1 为
CMC 之前电导率斜线的斜率值。
标准胶束化焓（ΔH m ）和标准胶束化熵（ΔS m ）
分别按照公式（3）、（4）计算：

图 3 [C n mpy][Br]不同温度下的电导率  H   2   CMC lg 
Fig. 3 Variation of conductivity of [C n mpy][Br] with m  –2.3 2  RT    T   （3）
different temperature