Page 68 - 《精细化工》2022年第2期
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·272·                             精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 39 卷

            低质量分数时表面活性剂分子在 MWCNTs 壁吸附                          可能存在的表面活性剂带电胶束对 MWCNTs 体系
            较少，包裹不充分，粒子间的排斥力及空间位阻作                             Zeta 电位测定的影响。OP-10 为非离子表面活性剂，
            用较小，很难克服 MWCNTs 粒子间的团聚缠绕；当                         在水溶液中形成胶体表面不带电荷，故未测量。
            质量分数较大时，此时表面活性剂在 MWCNTs 侧壁                             实验测得原始 MWCNTs 表面 Zeta 电位值为
            已经形成饱和吸附，过多的表面活性剂分子会在体                             –11.66 mV，经 4 种表面活性剂修饰后表面 Zeta 电
            系中生成大量胶束，解离开的 MWCNTs 受到排空作                         位均发生变化。对比表面活性剂修饰前后 MWCNTs
            用影响而相互吸引聚集，体系分散性能下降                   [21-22] 。    表面 Zeta 电位绝对值如图 4 所示。其中，CTAB 修
                 原始 MWCNTs 与各表面活性剂-MWCNTs 体系                   饰后表面 Zeta 电位为 28.51 mV，SDS 修饰后的
                           [3]
            所达到分散极限 时吸光度对比如图 3 所示。质量                           MWCNTs 表面 Zeta 电位为–20.46 mV，HT A-103 修
            分数为 0.1%的原始 MWCNTs 的吸光度为 0.87；SDS                  饰后表面 Zeta 电位为–26.40 mV，OP-10 修饰后表面
            质量分数为 0.3%时，分散体系达到最大吸光度 1.02；                      Zeta 电位为–13.78 mV。
            CTAB 质量分数为 0.04%时，分散体系达到最大吸光
            度 1.61；HT A-103 质量分数为 0.025%时，分散体
            系达到最大吸光度 1.26；OP-10 质量分数为 0.06%
            时，分散体系达到最大吸光度 1.24。4 种表面活性
            剂-MWCNTs 的分散极限均出现在略高于临界胶束
            浓度处，并且其分散能力大小表现为：CTAB>HT
            A-103>OP-10>SDS，结果表明 CTAB 分散能力优于
            其余 3 种表面活性剂。


                                                               a—CTAB-MWCNTs；b—SDS-MWCNTs；c—(HT A-103)-MWCNTs；
                                                               d—(OP-10)-MWCNTs
                                                                     图 4   不同分散液的表面 Zeta 电位绝对值
                                                               Fig. 4  Absolute values of Zeta potential on the surface of
                                                                     different dispersions

                                                                   4 种表面活性剂修饰后的 MWCNTs 表面 Zeta
                                                               电位绝对值均得到不同程度提高，根据胶体稳定
                                                               DLVO 理论，分散体系中悬浮颗粒表面电势绝对值

             图 3   不同表面活性剂-MWCNTs 体系最大吸光度对比                    越大，颗粒间静电排斥能越大，悬浮液具有较好的
            Fig. 3    Comparison of  maximum absorbance of different   热力学稳定性 [23] 。其中，CTAB-MWCNTs 表面电势
                   surfactant-MWCNTs systems
                                                               最大，提供的静电斥力最强，分散液稳定性最高；
            2.2   Zeta 电位分析                                    SDS-MWCNTs 表面电势增加值小于(HT A-103)-
                 基于 2.1 节结果，4 种表面活性剂-MWCNTs 分                  MWCNTs，故前者静电排斥作用低于后者。分析是
            散体系所选各表面活性剂质量分数分别为：CTAB                            由于 HT A-103 与 MWCNTs 间吸附力较强，吸附量
            0.04%，HT A-103 0.025%，OP-10 0.06%，SDS 0.3%。        更多，同时分子中含有两个阴离子头基，单个分子
            测定 CTAB、SDS、HT A-103 3 种离子型表面活性                    提供的负电荷也多于 SDS。尽管非离子表面活性剂
            剂对应质量分数水溶液的 Zeta 电位分别为 14.31、                      OP-10 不含带电头基，吸附至 MWCNTs 壁后不会赋
            –16.58、–12.39 mV。由于各分散体系实现最佳分散                     予表面更多电荷，但大量 MWCNTs 经分散剥离使更
            性能时表面活性剂质量分数均高于 CMC，不同质量                           多带电表面暴露在体系中从而吸附了液相中更多带
            分数表面活性剂溶液中由于存在带电胶束，故可测                             电粒子，故 Zeta 电位稍大于原始 MWCNTs。表征结
            定得到其 Zeta 电位值。测得对应的表面活性剂-                          果也说明，3 种离子型表面活性剂均依靠显著提升
            MWCNTs 样品离心后清液的 Zeta 电位均接近于 0                      的静电排斥作用实现 MWCNTs 悬浮液的有效分散。
            mV，表明此时液相中游离表面活性剂分子存在较                             2.3  SEM 分析
            少，未产生明显胶束，也表明 MWCNTs 表面的吸附                             表面活性剂修饰前后 MWCNTs 的 SEM 如图 5
            极大减少了液相中多余的表面活性剂，同时排除了                             所示。
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