表面张力法探究温度对表面活性剂临界胶束浓度的影响

2014-05-10王宝仁

中国洗涤用品工业 2014年4期

王宝仁

（辽宁石化职业技术学院督导与质量评价中心，辽宁锦州 121001）

1.前言

临界胶束浓度（critical micelle concentration，简称cmc）作为表面活性剂的表面活性的一种量度，是表征表面活性剂特性的重要指标之一。临界胶束浓度决定表面活性剂的用量[1]。因此，深入探究温度对表面活性剂临界胶束浓度的影响，对于配方师具有实际应用价值。

分析表面活性剂的cmc的目的是弄清表面活性剂水溶液的物理性质cmc附近发生显著变化。常用的cmc测定方法有表面张力法、染料增溶法、电导率法、光散射法等。但是，不同理化性质对表面活性剂总浓度变化的响应范围和灵敏度不同，导致采用不同方法所测得的cmc值也有所不同[1]。本文采取表面张力法对非离子型表面活性剂的cmc进行了测定，探究了温度对表面活性剂cmc的影响。

2.实验部分

2.1 仪器及试剂

FA1204B型电子天平（上海佑科仪器仪表有限公司）:78-1型磁力加热搅拌器（金坛市华峰仪器有限公司）；压力计（南京桑力电子设备厂）；恒温水浴槽。

吐温-80溶液（山梨醇聚氧乙烯酯）；所有试剂均为分析纯，水为二次去离子水。

2.2 表面张力法实验过程

先用滴液漏斗、带有支管的玻璃管、烧杯、毛细管和数字式微压差测压计等，组装成如图1所示的最大气泡法装置。

将恒温水浴槽的温度分别设定为20℃、30℃、40℃、50℃，待温度恒定即开始实验。在滴液漏斗中装满水，加适量吐温-80溶液于支管试管中，调节毛细管的高低，使其管口刚好与液面相切；然后，把支管试管插入恒温槽；保持毛细管处与垂直位置，在20℃恒温水浴10min；打开滴液漏斗活塞缓慢抽气，控制滴液速度，使毛细管溢出气泡的速度保持在8～12个/min；在精密数字微压差计上读出气泡单个溢出时的最大压力差，重复读数3次，取平均值并记录数据[2]。在30℃、40℃、50℃恒温水浴槽中重复上述过程并记录数据。

图1 最大气泡法测定表面张力装置图

3.结果与讨论

3.1 吐温80溶液cmc与温度的关系

表面张力法中测定的压力差ΔP=2σ/r，其中r为毛细管半径。由此求出在特定温度下的溶液表面张力。以表面张力对浓度作图，图像中的转折点即为cmc。

将不同温度下的吐温80溶液所测得表面张力/浓度关系制得表1，并绘制图2。

由图2可得出，随着温度的升高，溶液的表面张力会减小，且cmc值随温度升高而微弱降低。这说明，对于非离子表面活性剂，温度升高会削弱其亲水基链的水合作用，有利于胶团形成，从而促使临界胶束浓度降低。因此，cmc随温度升高而降低[3]。

图2 不同温度下吐温80溶液表面张力/浓度关系

3.2 方法对比

采用表面张力法测定表面活性剂cmc值的优点是:最大气泡法所用仪器设备可自行装配，而且取样少，操作方便，数据处理简便，应用范围较宽。离子型和非离子型表面活性剂都可以应用该法进行测定；但测量温度较高时，不宜用该方法准确测量。用此法测定发泡溶液的表面张力时，应尽快读出最高压差，不能让泡沫在液面上过多地堆积，以免影响溶液浓度和形成静压头。此外，注意一种溶液要用同一支毛细管测定，并且测定温度要控制恒定。