Page 138 - 《精细化工》2022年第3期

·560· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

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子表面活性剂乳化气体时，会在气泡上发生双层吸 从图 11 可知，随着 Ca 质量浓度的增加，SC4
附（图 10a），其亲水头基以“多点锚定”的形式固 的表面张力仅略微增加；SC3 的表面张力有所增加；
定在气泡的内外层；同时表面活性剂在空气中的疏 SC2 的表面张力显著增大。从表 3 可知，随着 MgSO 4
水长链相互缔合，使得表面活性剂吸附膜机械强度 质量浓度的增加，乳液大多澄清透明；而在加入较
提高。多支化阳离子表面活性剂乳化油相时，其在 高浓度的 NaCl、CaCl 2 时，乳液会有沉淀产生。综
油水界面发生单层吸附（图 10b），同样会在界面膜 上可知，SC4 的耐盐性最好，SC3 次之，SC2 较差；
发生“多点锚定”和疏水长链的缔合现象，进而提 MgSO 4 对乳液稳定性的影响最小，CaCl 2 次之，NaCl
高乳液的乳化性能。 的影响较大。

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图 11 不同 Ca 质量浓度下的表面张力
图 10 多支化阳离子表面活性剂乳化时的吸附模型图 Fig. 11 Surface tension under different Ca mass concentrations
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Fig. 10 Adsorption model diagrams of multi-branched cationic
surfactants during emulsification SC4 的耐盐性最好可能是由于 SC4 在水中会发
生疏水缔合以团簇形式存在，导致部分阳离子基团
根据 2.4.1 节的分析，虽然具有更多长链烷基的
被屏蔽，无机盐不能有效改变 SC4 原始状态的水化
SC4 表现出相对较差的表面活性，但 SC4 对气体和
膜和扩散双电层，所以表现出耐盐性好、表面张力
油的稳定作用却是最强的。可以认为两相界面的稳
变化最小。SC2 在水中以较为规整的形式排布，其
定性虽取决于两相间的表面张力，但表面活性剂界
自身阳离子基团充分暴露在水中，很容易被无机盐
面吸附层的机械稳定性却具有更为重要的意义。
破坏，所以表现出耐盐性较差。结合前面的分析可
2.5 耐盐性分析
知，SC3 是 SC2 与 SC4 的混合物，则耐盐性表现为
在 45 ℃下配制质量浓度为 0.1 和 4 g/L 的表面
SC4>SC3>SC2。
活性剂乳液，在 0.1 g/L 乳液中分别加入不同质量浓
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–
–
另一方面，由于 Cl 的半径小于 SO 4 ，Cl 更容
度的 NaCl、CaCl 2 、MgSO 4 ，测试其乳液稳定性； 易在阳离子表面活性剂表面双电层聚集，从而压缩
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在 4 g/L 乳液中加入不同质量浓度 Ca ，测试其表
界面双电层，破坏表面活性剂周围的水化层，导致
面张力，结果见表 3 和图 11。
表面活性剂溶解度下降。所以表现出 NaCl 和 CaCl 2
表 3 SC2、SC3、SC4 的耐盐性能 对乳液稳定性的影响较大，MgSO 4 对乳液稳定性的
Table 3 Salt tolerance of SC2, SC3 and SC4 影响较小。
无机盐质量浓度/(g/L)
无机盐 3 结论
30 40 50 80
SC2 NaCl 微浊 微浊 少量沉淀 少量沉淀
具有双长链烷基的阳离子聚氨酯表面活性剂
CaCl 2 微浊 微浊 混浊 少量沉淀
（SC2） Krafft 点为 23 ℃、表面张力为 23.61 mN/m，
MgSO 4 清晰 清晰 清晰 清晰
其乳化时间、稳泡性分别达 565 s、88.0%；具有 4
SC3 NaCl 微浊 微浊 混浊 少量沉淀
支长链烷基的阳离子聚氨酯表面活性剂（SC4）
CaCl 2 清晰 清晰 混浊 少量沉淀
MgSO 4 清晰 清晰 清晰 少量沉淀 Krafft 点为 41 ℃、表面张力为 30.35 mN/m，其乳
SC4 NaCl 清晰 清晰 清晰 混浊 化时间、稳泡性能较好，分别为 1940 s、97.7%。
CaCl 2 清晰 清晰 清晰 混浊 产物 SC4 在丁酮溶剂中的分子间缔合及其与聚
MgSO 4 清晰 清晰 清晰 清晰 氨酯低聚物 SC2-0 之间的极性引力作用，使得两者
之间可能因出现团簇结构而导致 SC2-0 不能全部转