Page 137 - 《精细化工》2020年第2期

第 2 期 曹玉朋，等: 两性离子双子表面活性剂的合成与性能 ·339·

石中的毛细作用力并增强油的流动性，从而提高采 表面活性剂从溶液中析出 [27] 。
油效率 [22] 。
表面活性剂的浓度对油/水界面张力的影响如
图 7 所示。随着浓度的增加，界面张力呈现先减小
后增大的趋势。当浓度增加到 1×10 –4 mol/L 时，界
–2
面张力逐渐降低到最小值（1.11×10 mN/m）；高于
该浓度，界面张力明显升高。说明将界面张力降至最
–5
–4
低值有一个浓度范围（5.0×10 ~2.5×10 mol/L）。该
现象可解释为，在低表面活性剂浓度下，由于稀疏
界面吸附，随着表面活性剂浓度的增加，油/水界面
吸附的表面活性剂分子增多，油/水界面张力逐渐降

低至最低值。在一定浓度范围内，油/水界面张力保 图 8 两种双子表面活性剂溶液的透光率与氯化钠质量
持在最低值；继续增加表面活性剂浓度，表面活性 浓度的关系曲线
Fig. 8 Relationship between light transmittance of two
剂过度吸附在油/水界面显著提高界面的厚度和刚 Gemini surfactant solutions and NaCl mass
性，并导致更高的油/水界面张力值 [23-25] 。 concentration

如图 8 所示，GS-O 在氯化钠质量浓度为 25~30 g/L
范围内析出。通常来说，两性离子表面活性剂的耐
盐性往往远超于其他类型的表面活性剂 [28] 。而测试
结果显示 GS-S 的耐盐性并没有超出 GS-O 很多。这
可能是因为，常见的两性离子表面活性剂的阴阳离
子基团在分子中都是对等存在的，对外呈电中性；
而合成的 GS-S 分子中会存在一个季铵基团不被中
和，在无盐的情况下对外显正电性，会相对降低其

耐盐性 [29] 。
2.7 乳化性能
图 7 表面活性剂浓度对 GS-S 溶液与液体石蜡之间界面
乳状液稳定性的主要影响因素是液滴界面膜是
张力的影响
Fig. 7 Effects of surfactant concentration on the interfacial 否稳定、坚固。表 2 中记录了 GS-S 从不同乳液中
tension between GS-S solution and liquid paraffin 分离出 10 mL 水所需的时间。

2.6 耐盐性
表 2 GS-S 从不同乳液中分出 10 mL 水所需时间
表面活性剂有最佳盐浓度适用范围，当溶液中 Table 2 Separation time of 10 mL water from different
添加盐的量超过此范围，可能会造成表面活性剂的 emulsions by GS-S
盐析，从而影响表面活性剂性能的发挥 [26] 。通常， 油相 分离时间/min
表面活性剂的耐盐性由引起表面活性剂沉淀所必需 煤油 22.83
液体石蜡 7.32
的氯化钠的最低浓度来确定，图 8 给出了两种双子
表面活性剂溶液的透光率与氯化钠质量浓度的关 如表 2 所示，GS-S 对煤油和液体石蜡的乳化能
系。表面活性剂的耐盐性可以通过在浓度范围内透 力不同。这可能与 GS-S 的疏水链与油相的相容性
射率的急剧降低来确定， GS-S 在氯化钠质量浓度为 有关。GS-S 的两条疏水链的碳数为 12，相对于液
35~40 g/L 范围内透射率急剧下降，表明其在此浓度 体石蜡（烃类混合物，C16~31）来说，与煤油（烃
范围内从溶液中析出。在溶液中加入低浓度的氯化 类混合物，C11~17）有更好的相容性，因此 GS-S
钠可以屏蔽分子内不同基团的正负电荷，减小分子 对煤油的乳化能力要优于液体石蜡。
间的静电斥力，同时进一步增强表面活性剂的聚集能 2.8 泡沫性能
力。当氯化钠质量浓度超过一定的限度时（>35 g/L）， 表面活性剂的泡沫性能指溶液的起泡能力和泡
高浓度的氯化钠进一步压缩双电层，同时破坏表面 沫的稳定性。表面活性剂的起泡能力与表面张力有
活性剂中疏水基团上的原始水合结构，从而增强疏 关，而泡沫的稳定性主要取决于排液速度和液膜的
水基团的疏水性，使得表面活性剂分子在溶液中快 强度 [18,30] 。表 3 为两种双子表面活性剂的泡沫性能
速聚集，达到单位水分子容纳聚集体的极限，导致 测试结果。