Page 93 - 《精细化工》2021年第8期

第 8 期 吴 珂，等: 增稠氨基酸表面活性剂的吡咯烷酮柠檬酸盐 ·1587·

的表面张力下降 20 mN/m 所需要的表面活性剂浓度 多烷基链的存在，多链低聚表面活性剂在空气-水表
的负对数）、效能（π CMC =γ 0 −γ CMC ）。再结合公式（1~2） 面的吸附能力较强，因此具有多个烷基链和多个亲
可计算出饱和吸附量（Γ max ）、平均每个分子在表面 水基团的两亲低聚物比单链表面活性剂具有更高的
所占据的最小吸附面积（A min ），结果列于表 1。 表面活性。随着 C12P 和柠檬酸物质的量比的增加，
 1  d  CMC 逐渐减小，在水溶液中更易形成胶束。对比表
    （1）
max
2.303 R  dlogc T  2 中的数据，“假”三聚阳离子表面活性剂 HCA-3C12P
nT
式中：R—8.314 J/(mol·K)；γ—表面张力，mN/m； 的 CMC（0.08 mmol/L）是传统共价键连接的 12-2-12-
–
c—表面活性剂水溶液的浓度，mol/L；n—表面活性 2-12•3Br （0.16 mmol/L）的 1/2 [29] 。在疏水链长度
剂形成的离子数目（HCA-1C8P 和 HCA-1C12P，n=2； 相同的条件下，与连接基带有酰胺键的三聚表面活性
HCA-2C8P 和 HCA-2C12P ， n=3 ； HCA-3C8P ， 剂 DTAD（0.20 mmol/L）和 DDAD（0.33 mmol/L） [30]
HCA-3C12P，n=4）；T—热力学温度，K。 相比，HCA-3C12P 的 CMC 和 γ CMC 较低。HCA-1C12P

1
A min  (N  max ) （2） 具有相对较高的 Γ max 和较小的 A min ，说明该表面活
A
–1
式中：N A —阿伏伽德罗常数，为 6.02×10 23 mol ； 性剂在空气/水溶液表面处吸附形成更紧密堆积的
2
A min —分子最小吸附面积，nm 。 单层。从表 2 可以看出，对于水溶性不好的 C12P，
柠檬酸的加入使得 HCA-1C12P 的水溶性增加，CMC
变大，这是因为反离子对表面活性剂的表面张力有
影响，反离子越亲水，CMC 越大 [31] 。
2.2.2 吡咯烷酮烷基链长的影响
疏水链长度对表面活性剂的胶束化也产生一定
的影响，一般烷基链增加 2 个—CH 2 —单元，离子
型表面活性剂 CMC 约减小为原来的 1/4 [32] 。从表 2
可以看出，对于非离子表面活性剂，C8P 比 C12P
少了 4 个—CH 2 —，临界胶束浓度从 5 mmol/L 减少
到 0.23 mmol/L；HCA-nC12P 的 CMC 要比 HCA-nC8P

小近一个数量级，更易形成胶束。HCA-nC12P 比
图 6 25 ℃下 HCA-nC12P 的 γ-lgc 曲线
Fig. 6 γ-lgc curves of HCA-nC12P at 25 ℃ HCA-nC8P 的 pc 20 高，降低水表面张力的能力更好。
对于离子型表面活性剂，疏水链的增加对于 Γ max 以
及 A min 影响不是很大 [32] 。
2.3 吡咯烷酮柠檬酸盐的应用性能
2.3.1 润湿性能
润湿力大小可用帆布沉降时间的长短来衡量。
不同液体渗透帆布使其沉降所需的时间长短不一
样，沉降时间越短，润湿力越强，反之越差。采用
帆布沉降法测定了 6 种产物对帆布的润湿能力，结
果见表 3。

表 3 HCA-nC8P/HCA-nC12P 的润湿时间
图 7 25 ℃下 HCA-nC8P 的 γ-lgc 曲线 Table 3 Wetting time of HCA-nC8P/HCA-nC12P
Fig. 7 γ-lgc curves of HCA-nC8P at 25 ℃ 表面活性剂 润湿时间/s

比较图 6、7 及表 2 中数据发现，所构筑的吡咯 C8P 4.10
HCA-1C8P 3.73
烷酮柠檬酸盐表面活性剂的 CMC 小于常见商业化
HCA-2C8P 2.19
产品阳离子表面活性剂，如十二烷基三甲基溴化铵、
十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基吡啶氯化物 [28] ， HCA-3C8P 1.44
C12P 1.17
吡咯烷酮柠檬酸盐表面活性剂分子具有更强的自组
装倾向。随着 C12P 和柠檬酸物质的量比的增加， HCA-1C12P 1.36
HCA-2C12P 1.03
pc 20 稍有增大，这是因为随着两者物质的量比的增
加，与柠檬酸羧基连接的 C12P 的数量增加，由于 HCA-3C12P 0.91