Page 129 - 《精细化工》2022年第1期

第 1 期 丁 慧，等: 含有机反离子的双子季铵盐的合成与性能 ·119·

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着时间的增加，对于 1×10 mol/L 的 GC-Cl 水溶液， 液中的，说明其对棉布片的润湿性优于以 Cl 为反离
其接触角降低了约 3°，而同样浓度的 GC-S 水溶液 子的传统季铵盐。以上结论证明，引入有机反离子
的接触角降低了约 24°。也就是说，GC-Cl 的接触角 后的双子季铵盐具有更好的润湿性。
变化不大，而 GC-S 表现出明显的先降低后不变的 2.5 泡沫性能
趋势。这种稳定的状态主要是由于表面活性剂分子 一般泡沫性能主要是对稳定性和起泡性进行研
在界面上的饱和吸附。综上所述，实验浓度下的 GC-S 究。图 6 为同浓度的传统单链季铵盐 1231 与双子季
在石蜡膜上的接触角<90°，展现出良好的润湿性能。 铵盐 GC-Cl 和 GC-S 水溶液的泡沫体积随时间的变

化。首先，可以通过比较水溶液的起始泡沫体积来
鉴别起泡性能。GC-Cl 和 GC-S 水溶液的起始泡沫体
积分别为 340 和 390 mL，而 1231 仅为 320 mL。GC-Cl
和 GC-S 均大于 1231，说明这两种双子季铵盐的发
泡性能均优于单链季铵盐 1231。而 GC-Cl 水溶液的
起始泡沫体积小于 GC-S，则说明以对甲苯磺酸根为
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反离子的双子季铵盐的起泡性能优于以 Cl 为反离
子的传统双子季铵盐。

图 6 泡沫体积随时间的变化

图 5 GC-Cl（a）和 GC-S（b）接触角随时间的变化 Fig. 6 Variation of foam volume with time

Fig. 5 Chang of contact angle of GC-Cl (a) and GC-S (b) 另外，随着时间的增加，泡沫体积出现了不同
with time
程度的降低，以一半测试时间（5 min）时的消泡体
GC-Cl 和 GC-S 对原棉布片的润湿结果列于表 4。 积来表示稳泡性。消泡体积越大，则说明稳泡性越
棉布片中包裹着空气，趋向于浮于水溶液表面。将 差。由图 6 可以看出，GC-S、GC-Cl 和 1231 的消
其浸没在表面活性剂水溶液后，水溶液渗透进棉布， 泡体积依次增大，分别为 20、100 和 190 mL，说明
空气被取代，棉布片开始自动下沉。棉布片自动下 两种双子季铵盐的发泡性能均优于单链季铵盐，且
沉的时间越短，则说明对应的表面活性剂水溶液对 含对甲苯磺酸根反离子的 GC-S 具有更好的稳泡性。
原棉布的润湿效果越好。 以上结论证明，在双子季铵盐引入有机反离子可使
其具有良好的发泡性和稳泡性。
表 4 棉布片平均自动下沉时间
Table 4 Average automatic sinking time of cotton fabric piece 2.6 乳化性能
当加入乳化剂（即表面活性剂）时，油水界面
平均自动下沉时间/s
上的表面活性剂会在油水界面定向排列形成薄膜来
1231 313.8
阻止油滴的聚结，同时降低了界面张力，使油在水
GC-Cl 223.6
面上铺展，有利于乳液的稳定。一般用油水分离所
GC-S 175.2
需的时间来衡量表面活性剂的乳化能力，所需时间
由表 4 可得，棉布片在传统的单链季铵盐 1231 越长，说明乳化能力越好，反之则越差 [22] 。表 5 展
水溶液中的自动下沉时间较长（313.8 s），而在双子 示了 3 种表面活性剂水溶液乳化液体石蜡后分出 10 mL
季铵盐水溶液中下沉时间较短（<230 s），其中，在 水层所用时间（t）。
GC-S 水溶液中下沉时间为 175.2 s，说明两种双子 由表 5 可知，两种双子季铵盐的乳化性能均优
季铵盐的润湿性优于单链的 1231。另外，棉布片在 于单链 1231。另外，GC-S 分出水层所需时间最长
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GC-S 水溶液中的自动下沉时间小于在 GC-Cl 水溶 （317 s），说明其乳化性能优于以 Cl 为反离子的传