Page 116 - 《精细化工》2020年第5期

·966· 精细化工 FINE CHEMICALS
2.3 产物性能研究
表面活性剂结构不同，其性能亦不同
桂酰肌氨酸三乙醇铵盐属于阴离子型表面活性剂，
而 N-月桂酰肌氨酸三乙醇胺酯属于非离子型表面活
性剂。因此，分别对其泡沫性能及抗硬水能力进行
了测试。
2.3.1 产物的泡沫性能
泡沫性能是表面活性剂的关键性能之一，直接
影响表面活性剂的应用情况，根据泡沫产生原理，
表面活性剂的表面张力越高，泡沫越少且容易破灭
因此，对产物 A 和产物 B 的表面张力进行了测试，
结果见图 5。从图 5 可以看出，随着溶液质量分数
由 0.025%逐渐增大到 1.0%，溶液的表面张力均呈
现先降低再略增大的变化趋势，均在质量分数为
0.15%处表面张力最小。而在表面张力达到最小后，
随着质量分数的增加，产物 A 的表面张力基本不变，
趋于稳定，而产物 B 的表面张力逐渐增加，当质量
分数大于 0.8%时，产物 B 的表面张力超过产物 A
的表面张力，并趋于稳定。
图 5 不同质量分数下产物 A、B 的表面张力变化
Fig. 5 Surface tension of products A and B at different
mass fractions
根据表面张力随质量分数的变化，可以推测两
种产物临界胶束浓度均在质量分数为 0.15%附近，
故选择质量分数为 0.15%对两种产物泡沫性能进行
分析。根据对两种产物泡沫体积变化与时间的不间
断观察记录发现，在泡沫体积最大至泡沫体积衰减
一半的区间内，两种产物泡沫体积与时间的变化规
律近似呈线性相关，故发泡高度曲线可简化为通过
起泡最大体积与半衰期两点之间的直线函数，对直
线函数 f（x）进行积分，求得泡沫综合指数，结果
如表 1 所示。
表 1 两种产物溶液的泡沫性能
Table 1 Foam properties of two product solutions
起泡体积/mL 半衰期/min 泡沫综合指数/（mLmin）
产物 A 680 22.56
产物 B 720 28.26
第 37 卷
由表 1 可知，产物 A 与产物 B 的泡沫半衰期分
[20] 。N-月 别为 22.56 和 28.26 min。在泡沫消除的过程中，产
物 A 是泡沫中部气泡快速聚集形成大泡而破灭，同
时，顶部与空气接触区泡沫同步破灭，而产物 B 是
泡沫顶部与空气接触处泡沫优先破灭，内部泡沫相
对稳定，产物 B 的泡沫稳定性整体较产物 A 稳定。
这可能由溶液中两种产物的结构变化所致，产物 A
分子在溶液中电离，导致游离离子相对分子质量变
小，而产物 B 分子结构稳定，相对分子质量较大，
[21-22] 。 泡沫寿命长，稳定性好 [23] 。同时，通过测定两种产
物质量分数为 0.15%的溶液的电导率，验证了产物
A 较产物 B 更易电离，其电导率分别为 189.61 和
137.30 μS/cm。根据泡沫强度判定，40 ℃下，产物 B
的泡沫综合指数相比产物 A 提升了 38.64%。
2.3.2 抗硬水性能
抗硬水能力是评价表面活性剂析皂强弱的重要
指标，影响乳液的稳定性 [24-25] 。用 100 mg/L 的人工
硬水分别滴定 25 mL 质量分数为 1.0%的产物 A、B
的去离子水溶液至溶液刚刚变浑浊为止，滴定前后
产物 A、B 水溶液的外观变化如图 6 所示。A 1 、A 2
分别为经 100 mg/L 人工硬水滴定前后的质量分数
为 1.0%的产物 A 的去离子水溶液，B 1 、B 2 分别为
经 100 mg/L 人工硬水滴定前后的质量分数为 1.0%
的产物 B 的去离子水溶液。滴定产物 A 所用人工硬
水体积为 22.13 mL，滴定产物 B 所用人工硬水体积
为 28.88 mL，产物 B 与产物 A 相比，其抗硬水能力
提升了 30.5%。原因可能是产物 A 分子易于电离，
相对于非离子表面活性剂产物 B，N-月桂酰肌氨酸
2+
2+
离子与 Ca 、Mg 作用较强 [26] 。据文献 [27] 报道，可
2+
2+
以推测产物 B 中—(CH 2 —CH 2 OH) 2 与 Ca 、Mg 具
有络合作用，降低产物 B 分子的聚集能力。因此，
产物 B 具有较强的抗硬水能力。
图 6 人工硬水滴定前后产物 A、B 的外观变化
Fig. 6 Appearance changes of products A and B before and
after artificial hard water titration
3 结论
5970.98 （1）温度是影响 N-月桂酰肌氨酸与三乙醇胺反
8277.89 应产物结构的关键因素，低温下（75 ℃）产物主要