一种新型Bola型表面活性剂在固液界面吸附行为的研究

徐晓敏

（江阴职业技术学院化学纺织工程系，江苏 江阴，214433）

1 前言

表面活性剂在固液界面上吸附的应用十分广泛，如采油、选矿、印染、涂料、食品、农药、金属加工、感光材料等，而且在复合材料、纳米材料、超导材料、和生物工程等高新技术领域也起着重要作用。Bola型表面活性剂是一种新型的表面活性剂，其中间疏水基、两端亲水基的结构赋予它许多一般表面活性剂所不具有的特性，如高度稳定性、优良的超分子自组装性能等［1］。目前国内外对Bola型表面活性剂的研究，较多的还是集中于其在气／液界面的吸附行为，对于其在固／液界面的吸附涉及较少［2］。

本文对所合成的一种新型bola型表面活性剂——聚丙二醇二乙酸钠在纳米碳酸钙上的吸附行为进行了研究，以期能在包括碳酸钙表面处理在内的众多领域得到应用。

2 实验部分

2.1 原料和仪器

2.1.1 原料

聚丙二醇二乙酸钠，实验室自制；纳米碳酸钙，实验室自制；NaCl，分析纯，中国医药集团上海化学试剂公司。

2.1.2 仪器

FA2004型电子天平（上海天平仪器厂）、超声分散器（昆山医疗器械厂）、SHZ－22型恒温水浴振荡器（太仓市医疗器械厂）、80－2型离心沉降器（上海手术器械厂）、K－10T型表面张力仪（德国Kruss公司）。

2.2 实验方法

称取m（g）纳米碳酸钙于带塞锥形瓶中，加入初始浓度为C0的聚丙二醇二乙酸钠溶液V（ml），超声30秒钟，然后在恒温25℃的水浴中震荡1h，离心分离，分析残余溶液中表面活性剂的浓度C。根据公式：η＝（C0－C）V／m计算吸附量，并绘制吸附量－浓度曲线。式中的C0、C按文献［3］，用表面张力法测定。

3 结果与讨论

3.1 聚丙二醇二乙酸钠在固液界面的吸附模型

据2.2实验方法，相同条件下测定了聚丙二醇二乙酸钠系列表面活性剂溶液在纳米碳酸钙上的吸附等温线，结果见图1。

表面活性剂在固液界面上的吸附等温线以L型、S型和LS型最为多见［4］。从测定结果可看出，聚丙二醇二乙酸钠在纳米碳酸钙颗粒表面吸附的吸附等温线呈LS型，其吸附模型如图2。

3.2 疏水链长度对聚丙二醇二乙酸钠在固液界面的吸附量的影响

由图1还可看出，随聚丙二醇二乙酸钠疏水链的增长，其在碳酸钙上的吸附越容易达到吸附饱和，但饱和吸附量却不断减小。这是因为疏水链的增长，疏水性增加，使表面活性剂在水中的溶解性减小，因此更易在碳酸钙表面发生吸附。又因为聚丙二醇二乙酸钠的结构为bola型结构，在固液界面上以倒U型构象吸附［5，6］，随疏水链增长，每个表面活性剂分子在固液界面上以倒U型构象吸附时所占的吸附分子极限面积增大，从而使饱和吸附量降低。

图1 聚丙二醇二乙酸钠系列在纳米碳酸钙上的吸附等温线

图2 聚丙二醇二乙酸钠在纳米碳酸钙表面的吸附模型示意图

3.3 无机盐对聚丙二醇二乙酸钠在固液界面的吸附量的影响

在聚丙二醇二乙酸钠（400）溶液中加入NaCl，使其浓度达0.1mol／L，测定在纳米碳酸钙上的吸附量，得到如下吸附等温线，如图3。

由图3知，当溶液加入中性的无机盐后，聚丙二醇二乙酸钠在纳米碳酸钙固体表面的吸附更易进行，其最大吸附量值也有所增加。这是因为，无机盐的加入，能压缩聚丙二醇二乙酸钠离子胶束的扩散双电层［7，8］，被吸附的表面活性剂离子间的斥力减小，从而使表面活性剂更易吸附于碳酸钙表面，并且排列得更紧密，使表面活性剂的吸附量增加。

图3 聚丙二醇二乙酸钠（400）在纳米碳酸钙上的吸附等温线

4 总结

通过对聚丙二醇二乙酸钠在纳米碳酸钙表面吸附等温线的研究，发现其吸附等温线接近LS型，根据Gaudin和Fuerstenau的理论，聚丙二醇二乙酸钠在碳酸钙表面达吸附饱和时形成了半胶束。实验还考察了疏水链的长度、无机盐的加入对聚丙二醇二乙酸钠在纳米碳酸钙表面吸附的影响，结果表明：疏水链的增长，可使聚丙二醇二乙酸钠更易达到饱和吸附，但饱和吸附量减小；无机盐的加入也可使聚丙二醇二乙酸钠更易达到饱和吸附，且饱和吸附量增加。

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