表面活性剂复配体系.docx

表面活性剂及其C-A复配体系摘要：本文主要介绍了表面活性的种类、特性以及复配方法并着重 介绍了 C-A 复配体系的复配方法、性能以及应用关键词：阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、复配体系一、表面活性剂结构特征及分类表面活性剂是指既具有亲水性又具有亲油性，在溶液的表面能定 向排列，并能使表面张力显著下降的物质它是一大类有机化合物， 他们的性质极具特色，应用极为灵活、广泛，有很大的实用价值和理 论意义表面活性剂既含有疏水基又含有亲水基，总称为双亲分子为了达到稳定，表面活性剂溶于水时，可以采取两种方式：1、在液面形成单分子膜将亲水基留在水中而将疏水基伸向空气， 以减小排斥而疏水基与水分子间的斥力相当于使表面的水分子受 到一个向外的推力，抵消表面水分子原来受到的向内的拉力，亦即使 水的表面张力降低2、形成“胶束”胶束可为球形，也可是层状结构，都尽可能地将疏 水基藏于胶束内部而将亲水基外露这类表面活性剂具有增溶作用 如溶液中有不溶于水的油类（不溶于水的有机液体的泛称），则可进 入球形胶束中心和层状胶束的夹层内而溶解按表面活性剂溶于水时的电性特征，表面活性剂可分为： ①阴离子表面活性剂（表面活性剂的亲水头为阴离子）;② 阳离子表面活性剂（表面活性剂的亲水头为阳离子）；③ 非离子表面活性剂（表面活性剂的亲水头为一些极性基，如在水中 不能解离的羟基或聚氧乙烯醚，即溶于水时不带电）；④ 两性离子表面活性剂（表面活性剂的亲水头既含有阴离子又含有阳 离子，即溶于水时带正电和负电）。

二、表面活性剂复配系统概述不同表面活性各自有其特点通常，改变表面活性剂应用性能的 途径有两种：一种是根据结构与性能的关系设计合成新型表面活性 剂，另一种是通过多种表面活性剂的复配得到具有优异性能的产品 开发表面活性剂新品种往往难度很大，而且进行毒性安全性试验也很 困难相比较而言，通过复配的方法改进体系的特性就比较迅速、经 济、有效近年来，对表面活性剂复配协同增效的研究正在引起越来 越多的重视，不同结构的表面活性剂组成的复配体系不仅可以形成多 种多样的体相缔合结构，而且在界面上可以发生协同吸附，比单一表 面活性剂体系降低界面张力的力更强，利用表面活性剂复配提高界面 活性已经成为强化采油等应用领域有效的技术措施之一表面活性剂 复配后，一方面由于分子间相互作用，性基团之间的静电排斥作用减 小，排列更为紧密；另一方面，二者的碳氢链由于疏水效应也会相互 吸引因此，在溶液内部的表面活性剂分子更容易聚集形成胶团；在 表面吸附层中，表面活性剂分子排列更为紧密，吸附量更大因此， 表面活性剂复配后对于表（界）面吸附和溶液中胶束形成都有一定的 促进作用这种复配表面活性剂表现出的比单一表面活性剂更为优越 的性能现象，被称为表面活性剂协同增效作用。

表面活性剂复配体系 的组成有多种选择，下面列举几种常见的复配方式：1、非离子与离子表面活性剂复配这种混合体系已经得到广泛的实际应用，但目前缺乏其作用机理 的规律性认识一般认为非离子表面活性剂的加入使得离子表面活性 剂间的斥力减弱，从而促进了胶团的形成有研究表明，阴离子表面 活性剂—非离子表面活性剂体系的相互作用强于阳离子—非离子表 面活性剂体系2、表面活性剂和强键接反离子强键接反离子是与表面活性剂带相反电荷的小分子，常见的如水 杨酸根离子、对甲苯磺酸根离子等它与表面活性剂的复配体系能显 著提高其粘度3、阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂的混合研究表明，在所有表面活性剂复配系统中，阴、阳离子表面活性 剂复配系统（C-A复配系统）具有最强的协同作用阴、阳离子表面 活性剂复配系统，由于其带有相反电荷的离子头基间的强静电相互作 用，具有强的协同效应和高表面活性，在水溶液中可形成丰富的微观 结构，表现出复杂的相行为该体系长期未得到重视的一个主要原因 也正是因为存在于表面活性剂极性头之间的强的作用力容易使得其 在水中生成沉淀或絮状物三、对阴-阳离子表面活性剂复配体系（C-A复配系统）的深入研究近年来对 C-A 复配体系的研究主要集中在表面活性、微观结构 和相行为等几个方面。

首先，C-A复配体系，由于带相反电荷的极性 头之间的强静电作用，使得该体系的表面活性大大提高，在溶液的界 面或表面上具有很强的吸附能力一般来讲，表面活性剂的表面活性 随着极性基增大而增大，但与单一体系相比，在 C-A 复配体系中这 种规律不是很明显由此可以看出阴、阳离子表面活性剂分子相互作 用之强 ,以致于掩盖了极性基体积的影响1、微观结构C-A 复配体系的水溶液有丰富的微观结构，包括从球状、棒状、 蠕虫状胶束，层状、片状、带状，液晶，囊泡和沉淀等等下面主要对C-A复配体系中蠕虫状胶束的形成条件进行了研究 在阴阳离子表面活性剂复配体系中，由于阴阳离子表面活性剂相互作 为反离子发生更加强烈的结合，更易形成棒状胶束（蠕虫状胶束） 如十二烷基三丁基溴化铵和十二烷基硫酸钠混合液粘度很大，几乎不 能流动，并有剪切稀释现象蠕虫状胶束的剪切粘度与剪切速率的关 系曲线呈现相图的形状，即在很低的剪切速率下剪切粘度的大小基本 不变，在高剪切速率下，剪切粘度随着剪切速率的增大而减小，出现 剪切稀释现象2、相行为对于 C-A 复配体系相行为的研究主要是其形成的双水相体系 当将阴、阳离子表面活性剂在一定条件（温度、配比、总浓度等）下 进行混合时，其水溶液可以自发地分离成两个互不相溶的且具有明确相界面的水相，这种体系被称为阴阳离子表面活性剂双水相(ATPS), 简称表面活性剂双水相。

除了阴阳离子表面活性剂双水相体系外，还 有非离子表面活性剂双水相体系和阳离子表面活性剂双水相体系下 面，主要对CTAB/AS/H2O复配体系的双水相的形成进行研究其中相区1 和4是双水相区，其他是单向区或非均相区0.002340.002343、浓度及配比对CA复配体系粘度的影响在实验过程中，我们以纯水配制等浓度的0.1 mol・L-iCTAB和AS的溶液将这两种溶液按照 VCTAB：VAS=1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、CTAB AS7:3、8:2、9:1的比例的进行混合，溶液混匀后将样品在40 °C的恒温 槽中恒温24 小时后观察现象，对于相行为发生变化的两个配比范围 再密集补点，需找ctab/as/h2o复配体系的单相区、双相区和沉淀区，确定双相区的宽度和位置利用Brookfield旋转粘度计测定样品200的粘度根据样品粘度的范围，选择合适的转子型号将样品在恒温槽中恒温30min，待样品稳定后将转子浸入样品中，再恒温3min后， 进行读数通过比对不同浓度配比下粘度的差距，找出C-A复配体系的最佳 配比阴阳离子表面活性剂的复配体系的粘度与其单组分相比粘度较 大，而且当两种表面活性剂的配比合适时，将会出现粘度的极大值。

即适当浓度下不等比例（其中一种只占总量少部分 ）配合依然会产生 很高的表面活性与增效作用一种表面活性剂组分过量很多的复配物 较等摩尔的复配物的溶解度大得多， 溶液因此不易出现混浊， 这样就 可采用价格较低的阴离子表面活性剂为主 ， 配以少量的阳离子表面 活性剂得到表面活性极高的复合表面活性剂四、表面活性剂及其复配体系的应用价值目前, 表面活性剂复配体系的研究与应用已形成热点如表面活 性剂与无机物、高聚物或表面活性剂之间复配等 ,其目的是提高含表 面活性剂配方的性能,优化使用并提高经济效益 阴-阳离子表面活性剂复配的增效效应：1、降低表面张力的效能复配溶液所能达到的最低表面张，在单组分的碳氢链表面活性剂中 尚未见报道能达到比复配体系更低的的表面张力和界2、降低表面张力的效率达到指定的表面张力Y时，复配体系所需表面活性剂总浓度比单 一表面活性剂溶液所需浓度低3、降低 CMC复配体系的CMC小于每一单纯组分表面活性剂的CMC，甚至呈现 几个数量级的降低4、表面吸附 阴-阳离子表面活性剂复配后会导致每一组分吸附量增加，这是由 于阴、阳离子表面活性剂间存在强烈相互作用 ，这种相互作用包括异 性离子间的静电吸引作用以及烃基间的憎水相互作用。

增效效应的应用：1、 去污性能 阳离子表面活性剂可少量添加在以阴离子表面活性 剂为主的洗涤剂中作为增效剂，提高去污能力2、 增溶性能 许多研究表明，阴-阳离子表面活性剂混合胶团对非极性或微极性有机物的增溶显示出正的增效作用3、泡沫性能 阴-阳离子表面活性剂间存在电性吸引,并且吸附层的 等比组成是实现最大电性吸引所必需的4、润湿性能 由于阴-阳离子表面活性剂复配体系表面吸附增强,体 系表面张力较低,这样复配体系将具有较强的润湿能力5、乳化性能 表面活性剂的乳化能力取决于本身的亲水亲油平衡、油相的亲水亲油值以及表面活性剂在油、水界面形成膜的牢固程度。