混合表面活性劑在非極性溶劑中的聚集行為
關鍵詞：混合表面活性劑；非極性溶劑；美析儀器www.macylab.com；UV-1100;UV-1200
表面活性劑在非極性溶劑中的聚集行為比在水溶液中復雜得多.水溶液中表面活性劑有一明確的臨界膠束濃度(CMC),而在非極性溶劑中至今對CMC概念仍有懷疑,但已有多種手段如染料增溶法、水增溶法、光散射法、熒光偏振、紫外和核磁共振譜等證實并測定了非極性溶劑中CMC的存在.表面活性劑在非極性溶劑中以非離子化狀態(tài)存在,其締合主要靠兩親分子之間的偶極-偶極以及離子對相互作用,那么在一種表面活性劑溶液中加入另一種表面活性劑,即表面活性劑的復配,必然對其聚集行為產(chǎn)生重大影響,但迄今為止,尚未見關于混合表面活性劑在非極性溶劑中聚集行為的報道.本文采用碘光譜法和水增溶法測定了陰離子表面活性劑AOT和非離子表面活性劑Brij30混合后在正庚烷中形成反膠束的CMC,以期考察表面活性劑的復配對其聚集行為的影響.
二異辛基磺化琥珀酸鈉(AOT,Sigma);Brij30(C12E4,含4個氧乙烯基的十二碳醇,AcrosO rganics).碘系用升華法提純,所用水為二次重蒸水,正庚烷為分析純試劑再經(jīng)去水重蒸.吸收
光譜系用美析中國儀器UV-1100型分光光度計測定,測定時以碘的正庚烷溶液為空白.實驗均在25℃恒溫下進行。
I2可與膠束或反膠束形成電子轉(zhuǎn)移化合物,吸收光譜發(fā)生變化,這是碘光譜法測定CMC的基礎.I2的正庚烷溶液在520nm處有一吸收峰,加入一定濃度的表面活性劑后,此吸收峰降低,而在390nm處有一新的吸收峰出現(xiàn).配制I2濃度一定(5×10-4mol/L)表面活性劑濃度不同的正庚烷溶液,在390nm處測定吸光度A,以A對表面活性劑濃度作圖,由曲線的轉(zhuǎn)折點可以求得CMC值
取不同組成不同濃度的混合表面活性劑正庚烷溶液5mL,分別以微量進樣器向各溶液中逐步加入水,每次加水后,立即振蕩,直到靜置后剛剛出現(xiàn)渾濁,記下加入的水量,并以正庚烷溶
劑作空白校正,得到水的飽和增溶量S,以每升正庚烷溶液增溶水的摩爾數(shù)表示(mol/L),如圖2.
2 結(jié)果與討論
碘光譜法 采用碘光譜法測定了AOT與Brij30以不同配比復配時在正庚烷中形成反膠束的CMC值,結(jié)果可知,隨著混合表面活性劑中Brij30比例的增大,CMC先降低,至一極小值后,又隨著Brij30比例的增大而增大.原因可能是:在AOT中加入少量Brij30后,降低了AOT極性基間的斥力,表面活性劑易于發(fā)生聚集,CMC隨之降低;而進一步增大Brij30的比例,不會再明顯降低AOT極性基間的斥力,反而加大了極性基的截面積,從幾何因素上考慮又阻礙了表面活性劑的聚集,CMC也因而變大.
不同配比的AOT與Brij30混合表面活性劑在正庚烷中的CMC
水增溶法 當表面活性劑濃度較低時,反膠束對水的增溶量與其濃度呈線性關系.圖2中直線
與橫坐標的交點可看作是水增溶法測定的CMC,對不同體系的CMC測定結(jié)果見表1.測定結(jié)果同樣表明,隨著Brij30比例的增大,CMC出現(xiàn)先降低后增大的趨勢,與碘光譜法測定的結(jié)果一致.圖2中直線的斜率反映反膠束中每個表面活性劑分子平均增溶的水分子數(shù),可以代表增溶水的能力.當表面活性劑組成不同時,測得各體系增溶水的能力見表2.隨著Brij30比例的增大,混合反膠束增溶水的能力先升高后明顯降低,與CMC的變化趨勢完全相反.據(jù)文獻報道,形成反膠束的表面活性劑分子的堆積參數(shù)v/a0lc對其增溶能力有直接影響.堆積參數(shù)較小的Brij30的加入使混合表面活性劑的堆積參數(shù)減小,從而使混合反膠束的增溶能力增大;但進一步增加非離子表面活性劑的含量,降低了液滴界面膜的強度,加大了液滴的不穩(wěn)定性,從而有使反膠束增溶能力降低的趨勢,而且非離子表面活性劑含量越高,這種趨勢越甚,因此觀察到達最大增溶能力后,隨著非離子表面活性劑含量的增加,混合反膠束的增溶能力降低.
不同表面活性劑組成的混合反膠束的增溶能力
比較碘光譜法和水增溶法測得的CMC值,可以看到當非離子表面活性劑含量較低時,二者測得的結(jié)果基本相近;而當非離子表面活性劑含量較高時,水增溶法測得的CMC值大于碘光譜法測得的結(jié)果.這可能是因為碘光譜法測得的CMC是表面活性劑開始發(fā)生聚集的濃度,而水增溶法測得的CMC是形成的聚集體具有增溶水能力時的表面活性劑濃度.隨著Brij30含量的增加,AOT與Brij30混合表面活性劑的非極性基相對于極性基逐漸減小,所以當Brij30含量較高時,只有表面活性劑濃度升高,聚集體半徑加大,反膠束液滴界面曲率降低,表面活性劑非極性基的堆積密度增大到一定值后才足以有效地屏蔽水增溶引起的高表面張力的油-水界面,對水具有增溶能力,因此水增溶法測得的CMC值高于碘光譜的測定結(jié)果;而當Brij30含量較低時,表面活性劑的非極性基相對較大,形成的小聚集體即具有增溶水的能力,兩種方法測得的CMC值相近.
關鍵詞：混合表面活性劑；非極性溶劑；美析儀器www.macylab.com；UV-1100;UV-1200
