磺酸型双子表面活性剂与十二烷基硫酸钠的复配研究

朱宝伟，陈红

（营口理工学院 化学工程系，辽宁 营口 115004）

磺酸型双子表面活性剂与十二烷基硫酸钠的复配研究

朱宝伟，陈红

（营口理工学院 化学工程系，辽宁 营口 115004）

通过微波方法合成了乙二醇双琥珀酸2-乙基己酯磺酸钠（Gemini-7），研究了其与十二烷基硫酸钠(SDS)复配体系的稳定性、表面张力、泡沫性能、乳化性能、增溶性能等。结果表明，Gemini-7与SDS有很好的复配性，在SDS溶液中加入少量的Gemini-7后表面张力比单一组分的表面张力低。SDS / Gemini-7体系的泡沫性能、乳化性能和增溶性能与 SDS单一体系相比都有显著的提高。因此在含有 SDS的产品中加入少量的Gemini-7，可提高其使用效率。

双分子表面活性剂；十二烷基硫酸钠；复配

在传统的表面活性剂分子中只含有一个亲水基团和一个亲油基团，这种传统的表面活性剂在界面或分子聚集体中排列不是很紧密，因此降低表面张力的能力有限[1-5]。Gemini 表面活性剂是由两个双亲分子的离子头基经联结基团通过化学键连接而成的，因其结构上的特点而被形象地命名为 Gemini表面活性剂[5]。

对于Gemini表面活性剂的合成报道较多，但有关Gemini表面活性剂的复配报道较少。实验采用微波的方法合成了乙二醇双琥珀酸 2-乙基己酯磺酸钠（Gemini-7）双分子表面活性剂，考察了其与SDS复配性能。

1 实验部分

1.1 材料与试剂

双子表面活性剂乙二醇双琥珀酸 2-乙基己酯磺酸钠(Gemini-7)，自制，质量分数＞98.8%;十二烷基硫酸钠(SDS)，质量分数＞98%，国药集团化学试剂沈阳公司;环己烷、苯等(沈阳化学试剂厂)，AR;去离子水，自制。

1.2 仪器与设备

MAS-1微波合成仪（上海新仪微波化学科技有限公司）; CL-3型自动张力测定仪（淄博淄分仪器有限公司）；721-100型分光光度计（上海第三分析仪器厂）；具塞量筒、容量瓶等。

1.3 方法

（1）乙二醇双琥珀酸 2-乙基己酯磺酸钠的合成，参考文献[6]的方法。

（2）复配体系稳定性:分别配制含有双子表面活性剂质量分数为1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%的SDS溶液，混合均匀后，在常温下静置放置24 h，观察溶液的状态及稳定性。

（3）表面张力的测定按文献[7]的方法测定。

（4）乳化性能: 在 50.0 mL具塞量筒中加入20.0 mL的0.1 mol/L的表面活性剂水溶液和20.0 mL

的环己烷，来回摇动30次，静止并计时，直至具塞量筒中下部分分出水层至5.0 mLl刻度线为止[8]。所需时间越长乳化力越好，重复3次，取平均值。

（5）泡沫性能: 在 50.0 mL具塞量筒中加入20.0 mL的0.1 mol/L的表面活性剂水溶液，上下震荡30次，静止放置，同时用秒表计时，待泡沫消失后记下时间。时间越长，泡沫性能越好，重复3次，取平均值。

（6）增溶性能: 增溶性能按文献[8]测定。

2 结果与讨论

2.1 复配体系的稳定性

从配制得到的 10种含有不同质量分数双分子表面活性剂Gemini-7的SDS溶液的外观和透明程度看，在所配制的浓度范围内，双分子表面活性剂Gemini-7与SDS有很好的复配性能。

2.2 复配体系的表面张力

分别测定了含不同质量分数双分子表面活性剂SDS/Gemini-7体系在临界胶束浓度下的表面张力γCMC，结果见表 1。由表 1可以看出，SDS/Gemini-7体系的表面张力明显低于单一体系的表面张力，结果显示只要SDS溶液中加入少量的Gemini-7，就大大降低了复配体系的表面张力，当 Gemini-7的质量分数达到8%时就显示出很高的表面活性，表面张力降低到了 22.5 mN/m。因此，Gemini-7可添加在以SDS为主要配方的产品中，达到很好的增效作用。

2.3 复配体系的泡沫性能

测定了含不同质量分数双分子表面活性剂Gemini-7的SDS体系的泡沫性能，结果见表2。

表1 SDS/ Gemini-7体系的表面张力Table 1 Surface tension of SDS/Gemini-7

表2 SDS / Gemini-7体系的泡沫性能测定结果Table 2 Foaming property of SDS/Gemini-7

表3 SDS / Gemini-7体系的乳化性能测定结果Table 3 Emulsibility of SDS/Gemini-7

表面活性剂的泡沫性能可以用起泡性和稳泡性来衡量。一般来说表面活性剂降低表面张力的能力越强，越容易形成泡沫。表面活性剂的溶液形成液膜的性质是其形成泡沫稳定性的主要因素。表面活性剂使体系表面张力变化越大，Marangoni效应就显著，表面张力的“修复”能力就越强，形成的泡沫越稳定[9]。

在所考察的浓度范围内，双分子表面活性剂Gemini-7质量分数为10%时体系的起泡力最强，这是因为此时体系的表面张力降低到最低，复配体系降低了形成泡沫所需要的表面功，因此利于泡沫的形成。在 SDS中加入少量的双分子表面活性剂Gemini-7能改善其起泡性，但改善效果不是特别显著，但稳泡效果很显著。

2.4 复配体系的乳化性能

测定了含不同质量分数双分子表面活性剂的SDS/Gemini-7体系的乳化性能，结果见表3。由表中可以看出双分子表面活性剂Gemini-7与SDS复配后，复配体系的乳化性明显高于单一SDS的乳化性，当Gemini-7含量达到10%时，体系的乳化性能出现最大，此时的协同效应也最佳。乳化性能出现最大值的原因可能是表面活性剂此时在油/水界面排列最为紧密，界面膜的强度有所提高，界面张力值达到最小[10]，导致体系乳化性能的提高。

2.5 复配体系的增溶性能

采用分光光度法测得的双分子表面活性剂

Gemini-7数据结果如表4所示。

根据表 4做光密度—苯含量曲线图，如图 1所示。

表4 不同苯含量的吸光度Table4 Absorbance of different benzene content

图1 光密度—苯含量曲线Fig.1 Curve of optical density—benzene content

表5 SDS / Gemini-7体系的增溶性能测定结果Table 5 Solubilization of SDS/Gemini-7

从上图中看出，增溶极限A值为1.4，按以下公式计算出增溶能力：

式中：A—增溶极限时苯含量，mL；

V—表面活性剂溶液的用量，mL；

C—表面活性剂溶液的实际浓度，mol/L[8]。

按照上述方法分别测出SDS对苯的增溶性能及含不同质量分数双分子表面活性剂Gemini-7的SDS体系对苯的增溶能力，结果如表5所示。

从表5可以看出，在SDS溶液中加入少量的双分子表面活性剂Gemini-7，能极大地提高其增溶性能，显示出双分子表面活性剂 Gemini-7与 SDS很好的协同作用，也就是在SDS中加入少量的双分子表面活性剂Gemini-7会明显地改善其增溶性能。

3 结 论

（1）在SDS体系中加入少量的双分子表面活性剂Gemini-7，复配体系在一定的范围内可稳定存在。

（2）对于SDS/Gemini-7体系，表面张力、泡沫性能、乳化性能、增溶性能均比单一的SDS体系有明显的增强，说明在SDS的体系中加入少量的双分子表面活性剂Gemini-7，就能使SDS的表面活性有很大的提高。

［1］Bunton C A, Robinson L, Schaak J，et.al. Catalysis of nucleophilic substitutions by micelles of dicationic detergent[J]. J Org Chem, 1971,36(16):2346-2350.

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［3］Menger F M, Littalu C A. Gemini Surfactants: sysnthesis and prop erties[J]. J.Am.Chem.Soc, 1991,113:1451-1452.

［4］Menger F M, Littalu C A. Gemini Surfactant: A New Class of Self -Assembling Molecules[J]. J.Am.Chem.Soc,1993,115:10083-10090.

［5］栾和鑫.阴非离子型Gemini表面活性剂合成及性能研究[D].大庆：东北石油大学，2013.

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［7］华平,李建华,张跃军.月桂醇聚氧乙烯醚（7）己基磺基琥珀酸混合双酯钠的合成与性能[J].精细化工,2004,21（2）:104-107.

［8］王帮贺;曹颖;高枫,等.表面活性剂 L-113A增溶能力的测定[J].辽宁化工，2006，35（11）：671-672.

［9］贾金英.琥珀酸酯磺酸盐型 Gemini 表面活性剂的合成及性能研究[D] .大连：辽宁师范大学，2012.

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Study on Mixed System of Sulfonate Gemini Surfactants With Sodium Dodecyl Sulfate

ZHU Bao-wei，CHEN Hong
（Yingkou Institute of Technology, Liaoning Yingkou 115014, China）

Ethylene glycol Gemini sodium 2-ethyl hexanol sulfosuccinate was synthesized under microwave-assisted conditions .The stability, surface tension, foaming property, emulsibility and solubilization of its mixed system with sodium dodecyl sulfate(SDS) were studied．The results show that the mixed system has good complex properties．The surface tension of the mixed system with a small amount of Gemini-7 is lower than that of the single SDS component. The foaming property, emulsifying property and solubilization of SDS / Gemini-7 increase significantly. So it is feasible to add a small amount of Gemini-7 to SDS，which can improve the efficiency of SDS．

Gemini surfactant;Sodium dodecyl sulfate; Complex

TQ 423.99

A

1671-0460（2014）10-1965-03

2014-03-16

朱宝伟（1968-），男，辽宁辽阳人，工程师，1991年毕业于辽宁大学分析化学专业，研究方向：从事精细化学品的研究工作。E-mail：hong_chen1967@sina.com。