王 軍，楊許召，李妮妮，鄒文苑

（1.鄭州輕工業(yè)學(xué)院 材料與化學(xué)工程學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.西安開米股份有限公司，陜西 西安 710061）

目前已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化的糖基表面活性劑有烷基多苷、葡糖酰胺和糖酯等[1，2]。傳統(tǒng)的季銨鹽型表面活性劑具有良好的抗靜電、柔軟、防腐、殺菌等性能，但缺點是刺激性較強以及與陰離子表面活性劑的復(fù)配性差。將糖基表面活性劑的溫和性與季銨鹽型表面活性劑的高效性進(jìn)行結(jié)合，在保持季銨鹽型表面活性劑性能特點的基礎(chǔ)上降低它的刺激性，提高與陰離子表面活性劑的復(fù)配性，是近年來表面活性劑研究的熱點。目前報道的糖基陽離子表面活性劑主要是在陽離子表面活性劑上引入糖基[3-7]，而對糖基雙子陽離子表面活性劑（SGCS，分子式見圖1）與陰離子表面活性劑復(fù)配性能研究鮮有報道。筆者通過分光光度法和吊片法測定實驗室合成的SGCS與十二烷基硫酸鈉（K12）的復(fù)配性能，對其復(fù)配體系的表面活性進(jìn)行評價。

圖1 SGCS結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of SGCS

1 實驗部分

1.1 主要試劑及儀器

糖基雙子陽離子表面活性劑（SGCS），質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于98%，葡萄糖平均聚合度為1.4，參照文獻(xiàn)[8]實驗室自制，根據(jù)疏水基碳鏈長度將產(chǎn)品分別標(biāo)記為C8-SGCS、C10-SGCS、C12-SGCS、C14-SGCS和C16-SGCS；十二烷基硫酸鈉（K12），化學(xué)純，中輕物產(chǎn)化工有限公司；十六烷基三甲基溴化銨（CTAB），分析純，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；超純水，自制。

722型分光光度計，四川分析儀器廠；K100自動界面張力儀，德國Krüss公司；TTL-10A超純水器，北京同泰聯(lián)科技發(fā)展有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 陰-陽離子表面活性劑復(fù)配體系穩(wěn)定性實驗

配制活性物總摩爾濃度為0.01 mol/L的復(fù)配溶液，SGCS/K12和CTAB/K12摩爾復(fù)配比分別為1∶0，7∶1，3∶1，5∶3，1∶1，3∶5，1∶3，1∶7和0∶1，振蕩溶液使其混合均勻，紫外可見分光光度計在740 nm處測定溶液透光率，進(jìn)而判斷復(fù)配溶液穩(wěn)定性。參比溶液為未加入K12的相同摩爾濃度SGCS水溶液。

1.2.2 陰-陽離子表面活性劑復(fù)配體系表面張力測定

SGCS/K12復(fù)配溶液配制：配制高濃度SGCS及K12水溶液，根據(jù)所需SGCS/K12物質(zhì)量之比計算需移取SGCS與K12溶液體積，將其分別轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶，稀釋至刻度、搖勻，靜置過夜使體系達(dá)到穩(wěn)定。

表面張力測定：采用吊片法，在不同溫度下使用自動界面張力儀測定SGCS/K12復(fù)配溶液表面張力（γ），繪制表面張力對溶液摩爾濃度（c）曲線。根據(jù)γ-c曲線計算臨界膠束濃度（cmc），cmc時表面張力（γcmc）和降低表面張力的效率（pc20）。pc20=-lg c20，c20是根據(jù)γ-c曲線計算水的表面張力被降低20 mN/m時所需表面活性劑摩爾濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 復(fù)配體系穩(wěn)定性

2.1.1 陽離子表面活性劑種類

測定1.2.1復(fù)配體系透光率判定復(fù)配體系穩(wěn)定性，透光率越大，穩(wěn)定性越好，實驗結(jié)果見表1。

表1 C16-SGCS/K12與CTAB/K12復(fù)配溶液透光率Tab.1 Transmittance of the two mixtures of C16-SGCS/K12 and CTAB/K12

由表1可以看出，C16-SGCS/K12復(fù)配體系穩(wěn)定性整體比CTAB/K12復(fù)配體系穩(wěn)定性好。復(fù)配比對CTAB/K12復(fù)配體系透光率影響比較顯著，特別是在復(fù)配比為1∶1時透光率僅為2.0%。相比較，C16-SGCS/K12復(fù)配體系受復(fù)配比影響較小，在3∶5時透光率最低。因為普通陰、陽離子表面活性劑復(fù)配時發(fā)生電性中和，降低了表面活性劑的親水性，特別是在復(fù)配比為1∶1時更易轉(zhuǎn)變成絮團(tuán)或沉淀[9]。SGCS由于在中間連接基處引入了糖苷基，一方面由于葡萄糖具有多個羥基，能與水分子形成氫鍵，提高了表面活性劑親水性；另一方面中間連接基使陽離子親水頭位阻增加，減弱了陰、陽離子結(jié)合的緊密度，使之較難產(chǎn)生沉淀或分相。

2.1.2 SGCS疏水基碳鏈長度

控制總活性物摩爾濃度為0.01 mol/L，測定不同疏水基碳鏈長度SGCS與K12復(fù)配體系透光率，結(jié)果見表2。

由表2可以看出，隨著疏水基碳鏈長度的增加，相同配比SGCS/K12復(fù)配體系透光率逐漸下降，穩(wěn)定性變差。這是由于疏水基碳鏈越長，表面活性劑親水性越低，且長碳鏈表面活性劑Krafft點也較高，二者均影響其透光率；同時可以看出，SGCS/K12復(fù)配體系在很大復(fù)配比范圍內(nèi)透光率達(dá)到90%以上，說明SGCS/ K12復(fù)配體系表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性。

表2 不同疏水基碳鏈長度的SGCS /K12復(fù)配溶液透光率Tab.2 Transmittance of the blend systems of SGCS /K12

2.2 復(fù)配體系表面活性

測定30 ℃單組分溶液及C14-SGCS/K12不同摩爾復(fù)配比時體系的表面張力與摩爾濃度關(guān)系曲線，實驗結(jié)果見圖2。

圖2 C14-SGCS/K12復(fù)配體系表面張力與摩爾濃度關(guān)系曲線Fig.2 Th e surface tension curves of C14-SGCS/K12 with different molar ratios

由圖2可以看出，混合體系表面張力均低于單一表面活性劑表面張力，說明不同比例的C14-SGCS/K12混合體系均具有協(xié)同增效作用。γ-lg c曲線上K12單一組分出現(xiàn)最低值現(xiàn)象，而復(fù)配體系中沒有此現(xiàn)象出現(xiàn)。這是由于K12單一組分中含有能提高表面活性的雜質(zhì)，經(jīng)過復(fù)配后，體系的表面活性提高，形成膠束后cmc值下降，與體系中含有雜質(zhì)對體系cmc的影響能力基本相當(dāng)，所以隨著雜質(zhì)增溶到膠束后，體系表面張力并不會上升，最低點消失[10]。由圖2確定C14-SGCS/K12復(fù)配體系的cmc、γcmc及pc20列于表3。

由表3可知，cmc、γcmc隨著復(fù)配體系中K12加入量的增加均出現(xiàn)先下降后上升的規(guī)律，cmc、γcmc在復(fù)配比為3∶5時出現(xiàn)最低值，pc20出現(xiàn)最大值，達(dá)到最高協(xié)同增效作用。

表3 C14-SGCS /K12復(fù)配體系表面活性（30 ℃）Tab.3 The surface activity of blend systems of C14-SGCS /K12 at 30 ℃

復(fù)配體系cmc均比K12單一組分的cmc低兩個數(shù)量級，也低于C14-SGCS的cmc，說明C14-SGCS與K12存在較強相互作用，具有協(xié)同增效作用。n（C14-SGCS）∶n（K12）為1∶7～7∶1，混合體系cmc均較低，形成混合膠束能力較強；當(dāng)n（C14-SGCS） ∶n（K12）=3∶5時出現(xiàn)最低值，說明在此配比下協(xié)同效應(yīng)最大。從cmc下降程度與復(fù)配比的關(guān)系可以看出，在K12中加入少量的C14-SGCS可以顯著改善體系的表面活性，但在C14-SGCS中加入少量K12對體系表面性能改善不明顯。這是因為C14-SGCS的表面活性明顯高于K12，K12中加入少量C14-SGCS形成的混合體系表面活性明顯提高所致。

復(fù)配體系γcmc均低于單一組分γcmc，表現(xiàn)出很好的協(xié)同作用，與cmc的變化規(guī)律相似，不同的是γcmc降低更明顯。當(dāng)n（C14-SGCS）∶n（K12）=3∶5時γcmc最小，達(dá)到23.69 mN/m，降低水的表面張力的效能明顯提高。

3 結(jié)論

1）SGCS/K12復(fù)配體系比CTAB/K12復(fù)配體系具有更好的穩(wěn)定性，隨著SGCS疏水基碳鏈長度的增長，SGCS/K12復(fù)配體系的透光率逐漸下降，穩(wěn)定性變差；

2）C14-SGCS/K12復(fù)配體系具有明顯的協(xié)同增效作用，復(fù)配體系的cmc和γcmc都明顯有小于C14-SGCS或K12自身的cmc和γcmc。

3）當(dāng)C14-SGCS和K12復(fù)配比為3∶5時，復(fù)配溶液的cmc、γcmc和pc20分別為1.1×10-5mol/L、23.69 mN/m和5.48，顯示了較佳表面活性。