脂肪酰基氨基酸钠表面活性剂的表面活性及与高分子化合物的相互作用

1试验

1.1试剂与仪器

试剂：月桂酰基甘氨酸钠(SFC-12)、十四酰基甘氨酸钠(SFG-14)、棕榈酰基甘氨酸钠(SFG-16)、月桂酰基丙氨酸钠(SFA-12)、十四酰基丙氨酸钠(SFA-14)、棕榈酰基丙氨酸钠(SFA-16)(以上表面活性剂为试验室自制呵，聚乙二醇PEG 4000(上海山浦化工有限公司)，聚乙烯醇PVA(聚合度为1750±50，上海凌风化学试剂有限公司)，羧甲基纤维素钠(CMC，河北省大城县新丰纤维素厂)．

仪器：ALC-210.4电子天平(Max200 g，d=0.0001 g，北京赛多利斯仪器系统有限公司)，BZY-1全自动表面张力仪（上海横平仪器仪表厂），HHS型电热恒温水浴锅（上海博讯实业有限公司医疗设备厂），罗氏泡沫仪（江苏省江都市同心玻璃厂）．

1.2测试

表面张力：配制一系列不同浓度(c)的表面活性剂水溶液，采用全自动表面张力仪在(25:t0.1)℃下测定其表面张力( r).作r-lg c关系曲线，求出临界胶束浓度(cmc)和临界胶束浓度下的表面张力 cmc).

泡沫性能：配制一定浓度的表面活性剂溶液，在泡沫仪上测定泡沫性能，读出生成泡沫的高度Ho(mm)作为发泡能力的量度，然后读出5 min后泡沫的高度Hs(mm)，用下列公式计算泡沫消失速度v(mmls)，作为泡沫稳定性的量度．

v=(H₀-H₅)l(60×5)

2结果与讨论

2.1表面活性剂的泡沫性能

泡沫初始高度是反映表面活性剂起泡能力的指标，与表面张力密切相关；而泡沫消失速度则反应了表面活性剂稳泡能力的强弱．风值越大，表面活性剂溶液的发泡能力越强；而y值越小，泡沫消失的速度越慢，泡沫的稳定性越好，根据各类表面活性剂的cmc，分别配制浓度<cmc、=cllZC、>cmc的表面活性剂溶液，分别测定他们的泡沫性能．从表1可以看出，脂肪酰基氨基酸型表面活性剂具有优异的泡沫性能，泡沫的稳定性较好，但随着溶液的浓度降低，起泡性能和泡沫的稳定性都有所降低．

2.2表面活性剂的表面活性

表面活性剂分子是一种两亲性分子，在水溶液体系中发生定向排列，降低其表面张力，随着表面活性剂浓度的增加，水表面逐渐被覆盖．当溶液浓度增加到一定值后，水表面全部被表面活性剂分子占据，达到吸附饱和，表面张力不再明显降低，维持基本稳定．此时，再增加表面活性剂浓度，其分子会在溶液内部缔合形成胶束，y-lgc曲线出现转折点．通过作表面活性剂y-lg c曲线得到化合物cmc和ycme（见图1、2，表2）．

从图1、2及表2可知，氨基酸型表面活性剂都具有较低的cmc和r_cme，表明此类表面活性剂具有较好的表面活性和较强的胶束生成能力，相比较，几种表面活性剂的r_cme差别不大，即降低表面张力的能力相当，随着碳链的增长，表面张力略有降低．

2.3 SFG-12与高分子化合物的相互作用

在阴离子表面活性剂与非离子型高分子化合物的混合体系中，混合溶液的表面张力曲线经常出现双转折点，第一个转折点为临界聚集浓度(CAC)，第二个转折点为表观临界胶束浓度(cmc).m表面活性剂浓度很低时，与聚合物间无缔合作用；增加表面活性剂浓度至CAC时，与聚合物之间开始发生缔合，此时，溶液中表面活性剂浓度在一定范围内不变，表面张力也不再降低，继续增加表面活性剂浓度，表面张力再次降低，不过降低的幅度比单纯的表面活性剂溶液低，当达到cmc时，聚合物结合的表面活性剂离子已达饱和状态．若进一步增加表面活性剂浓度，仅形成自由胶束，溶液的表面张力不再降低．从图3及表3可知，加入一定量的高分子聚合物，混合体系的表面张力与单纯的月桂酰基甘氨酸钠水溶液相比变化不大，混合溶液的表面张力曲线并未出现常规阴离子表面活性剂／水溶性高分子混合体系 -lg c曲线双拐点现象，可见两者之间的相互作用比较弱，主要是疏水作用，在SFG-12和PVA、SFG-12和PEG混合体系中，一部分的SFG-12分子吸附到PVA、PEG大分子上，cmc略有上升.CMC使SFG-12溶液的cmc略有降低，可能原因是CMC中含有一定量的中性电解质和钠离子，减弱了表面活性剂离子头之间的电性斥力，使表面活性剂容易形成胶束．

3结论

(1)自制氨基酸型表面活性剂都有较高的表面活性，同系列表面活性剂的r_cme随着碳链增长略有降低．两类表面活性剂都有较好的起泡和稳泡性能，随着溶液浓度增加，起泡性能和稳泡性能都有所增大．

(2)高分子化合r_cme表面活性剂表面张力影响不明显．高分子化合物(PVA或者PEG)的加入使表面活性剂溶液的cmc有所增大，表明存在相互作用．高分子电解质CMC的加入使表面活性剂溶液的cmc略有降低。