摘" " 要： 為了探索同時具有聚氧異丙烯基團（PO）和聚氧乙烯基團（EO）的延展型表面活性劑分子在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）表面的潤濕性調(diào)控機制，對5種具有PO基團和EO基團的陰離子延展型表面活性劑十八烷基-（聚氧異丙烯）m-（聚氧乙烯）n-羧酸鈉（C18POmEOnCOONa，m = 5、10、15和n = 5、10、15）溶液在PMMA表面的潤濕性進行測試分析，考察了PO基團、EO基團和表面活性劑濃度對表面張力（γLV）和接觸角（θ）的影響，并計算黏附張力（γLV cos θ）、黏附功（WA）和固液界面張力（γSL）等吸附參數(shù)。結(jié)果表明：表面活性劑濃度小于臨界膠束濃度（CMC）時，C18POmEOnCOONa分子在溶液-空氣界面和PMMA-溶液界面吸附，導致γLV降低，疏水烷基鏈朝向水相，導致γSL升高，兩者共同作用導致θ不發(fā)生變化，維持在約75°；濃度大于CMC時，C18POmEOnCOONa分子在溶液-空氣和PMMA-溶液界面同時達到飽和吸附，吸附參數(shù)趨于穩(wěn)定；進一步增大濃度，C18POmEOnCOONa分子通過疏水相互作用在PMMA-溶液界面形成聚集體，親水基團朝向水相，導致γSL迅速減小，θ急劇降低，C18PO5EO15C的θ可降低至約43°。隨著PO基團數(shù)量的增加，C18POmEOnCOONa在CMC時的γLV和高濃度時的θ逐漸升高；而隨著EO基團數(shù)量的增加，γLV和θ幾乎不發(fā)生變化。

關鍵詞： 延展型表面活性劑；潤濕性；聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）；聚氧異丙稀基團（PO）；聚氧乙烯基團（EO）

中圖分類號： O647" " " " " 文獻標志碼： A" " " " " " " " 文章編號： １６７１－０２４Ｘ（２０24）０3－００32－08

Effects of anionic surfactants containing polyether group on wettability of

polymethyl methacrylate surface

ZHAO Sui1， CHEN Xingfeng1，2， ZHANG Lei1， YAN Feng3， ZHANG Lu1

（1. Key Laboratory of Photochemical Conversion and Optoelectronic Materials， Technical Institute of Physics and Chemistry of Chinese Academy of Sciences， Beijing 100190， China； 2. University of Chinese Academy of Sciences， Beijing 100049，China； 3. School of Chemistry， Tiangong University， Tianjin 300387， China）

Abstract： In order to explore the wettability regulation mechanism of extendable surfactant molecules with both polyoxyiso-propyl（PO） and polyoxyethylene（EO） groups on the surface of polymethyl methacrylate（PMMA）， the wettabil-ity of sodium octadecyl-（polyoxyisopropyl）m-（polyoxyethylene）n-carboxylate （C18POmEOnCOONa， m = 5， 10， 15， and n = 5， 10， 15） solutions of five anionic extendable surfactants with PO and EO groups on the surface of PMMA was tested and analyzed. The effects of PO groups， EO groups， and surfactant concentrations on surface tension（γLV） and contact angle（θ） were investigated and the adsorption parameters such as adhesion tension（γLV cos θ）， adhesion work（WA）， and solid-liquid interfacial tension （γSL） were calculated. The results show that when the concentration of surfactant is less than the critical micelle concentration （CMC）， the C18POmEOnCOONa molecules adsorb at the solution-air interface and PMMA-solution interface， resulting in a decrease in γLV， hy-drophobic alkyl chains facing the aqueous phase， and an increase in γSL. The θ stays consistent at about 75° due to these two important considerations. When the concentration is greater than CMC， C18POmEOnCOONa molecules form saturated adsorption films at both the solution-air and PMMA-solution interface， the interface adsorption parameters remain constant. As the level of concentration keeps increasing， C18POmEOnCOONa molecules con-tinue adsorbing at the PMMA-solution interface and aggregate structure is formed through hydrophobic interac-tion. The hydrophilic group confronting the aqueous phase leads to a rapid decrease in γSL and θ， the θ of C18PO5EO15COONa can be reduced to roughly 43°. The γLV at CMC and the θ at high concentration gradually in-crease with the increase in the number of PO groups. However， the γLV and the θ barely alter when the number of EO groups increases.

Key words： extendable surfactant； wettability； polymethyl methacrylate（PMMA）； polyoxyisopropyl group（PO）； polyoxye-thylene group（EO）

潤濕是固體與液體界面相互接觸時產(chǎn)生的一種獨特且重要的現(xiàn)象，在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中有著較為廣泛的應用。例如去污洗滌[1]、農(nóng)藥噴灑[2-4]、浮選[5-6]、潤滑和采油[7-8]等，均存在潤濕現(xiàn)象。表面活性劑分子能通過在固體-溶液界面和溶液-空氣界面的吸附來影響固體表面的潤濕性[9]，從而更好地對潤濕現(xiàn)象加以應用。但表面活性劑溶液與固體表面之間的潤濕機理因為涉及固體-溶液界面、固體-空氣界面和溶液-空氣界面而變得復雜[10-14]。利用楊式方程，可以通過溶液的表面張力和固體-溶液界面的接觸角，計算得到黏附張力、黏附功等吸附參數(shù)，探索表面活性劑在固體表面的潤濕吸附機理。

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）固體表面因具有—CO、—OCH3和—CH3等官能團而表現(xiàn)為中性潤濕的表面，不同類型的表面活性劑能通過氫鍵作用、極性相互作用或疏水相互作用等機制吸附在其表面上，從而改變固體表面的潤濕性[15]。表面活性劑的類型、濃度和親疏水官能團對PMMA表面的潤濕改性有著較大影響。對于常規(guī)表面活性劑分子，如陽離子表面活性劑十二烷基三甲基溴化銨CTAB[16]和十六烷基溴化吡啶CPyb[17]、陰離子表面活性劑月桂基硫酸鈉SDS[18]和2-（4-氨基苯磺?；?5-氨基苯磺酰胺SDDS[11]、非離子表面活性劑辛基苯基聚氧乙烯醚（TX-100和TX-114[19-20]）等在PMMA-溶液界面的吸附機理均已有較為全面的研究。研究發(fā)現(xiàn)：隨著體相濃度的升高，表面活性劑分子在溶液-空氣界面的吸附量明顯大于固體-溶液界面；在PMMA固體表面，表面活性劑分子能通過疏水相互作用形成親水基朝向溶液的吸附層，從而增強固體表面的親水性，接觸角從74°降低至53°。

相比于傳統(tǒng)的表面活性劑，具有特殊結(jié)構(gòu)的表面活性劑在PMMA固體表面的潤濕性研究也得到了較多的關注。通過研究具有聚氧異丙烯基團（PO）的直鏈和支鏈延展型表面活性劑十二烷基-（聚氧異丙烯）4-硫酸鈉（L-C12PO4S[21]和G-C12PO4S[22]）在PMMA表面的潤濕性，發(fā)現(xiàn)濃度大于CMC時，延展型表面活性劑分子容易在PMMA-溶液界面形成聚集體，使接觸角進一步降低，且直鏈型的表面活性劑分子有較強的親水改性能力，而支鏈型的表面活性劑分子有較強的疏水改性能力。對于具有EO基團的延展型表面活性劑分子十六烷基-（聚氧乙烯）n-羧酸鈉（C16EnC）[23]，研究其在PMMA表面的潤濕性后發(fā)現(xiàn)，C16EnC分子通過極性相互作用吸附在PMMA-溶液界面并形成雙層結(jié)構(gòu)，以此來降低接觸角。而具有EO基團的兩性離子表面活性劑十六烷基-（聚氧乙烯）3-羥丙基羧酸甜菜堿（C16E3PB）[24]在低濃度時能通過氫鍵相互作用吸附在PMMA表面；在高濃度時，表面活性劑分子通過Lifshitz-van der Waals作用吸附并形成聚集體，大幅度降低接觸角。

對于僅含有PO基團或者EO基團的延展型表面活性劑的研究逐漸增多，但對于同時含有PO基團和EO基團的延展型表面活性劑在PMMA表面潤濕性的研究相對較少。本文主要研究了實驗室合成的延展型表面活性劑十八烷基-（聚氧異丙烯）m-（聚氧乙烯）n-羧酸鈉（C18POmEOnCOONa，m = 5、10、15和n = 5、10、15）在PMMA表面的潤濕性。通過測試表面張力和接觸角，計算得到黏附張力、黏附功和固液界面張力等吸附參數(shù)，綜合分析并探索延展型表面活性劑分子在PMMA-溶液界面的吸附機理，以期為全面了解延展型表面活性劑中PO基團和EO基團對PMMA表面潤濕性機理的影響提供依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 實驗材料和設備

材料：PMMA，上海西格瑪奧德里奇貿(mào)易有限公司產(chǎn)品；延展型表面活性劑飽和十八烷基-（聚氧異丙烯）m-（聚氧乙烯）n-羧酸鈉（C18POmEOnCOONa，m = 5、10、15 和 n = 5、10、15），實驗室自制[25]。分子結(jié)構(gòu)為：

設備：DCAT21型表面張力儀，德國Dataphysics公司產(chǎn)品；LAUDA Scientific GmbH型接觸角測量儀，德國SurfaceMeter Machine公司產(chǎn)品。

1.2 PMMA固體表面預處理

PMMA固體表面先經(jīng)過機械拋光，用洗衣粉洗凈，經(jīng)大量水沖洗干凈后烘干；再依次用蒸餾水、HCl溶液（1 ∶ 1）和超純水清洗；最后在超純水中超聲清洗30 min后，用熱風吹干固體表面，備用。

1.3 表面潤濕性指標測試與計算

（1） 表面張力測定：在常壓下，使用DCAT21型表面張力儀通過Wilhelmy平板法測試表面活性劑溶液的表面張力值。每次測量前將鉑金片用超純水清洗干凈后在酒精火焰中灼燒，以徹底去除吸附在表面的雜質(zhì)。所有濃度均連續(xù)測量3次，標準偏差不超過0.5 mN/m，實驗溫度t為（27±0.5） ℃。

（2） 接觸角測定：采用LAUDA Scientific GmbH型接觸角測量儀，通過座滴法使進樣器的注射針頭形成2 μL的表面活性劑液滴，再與操作臺上潔凈的PMMA表面接觸，通過攝像機拍攝液滴形狀，經(jīng)過軟件處理，可得到不同濃度表面活性劑溶液在PMMA固體表面上形成的接觸角θ。當液滴在PMMA表面平衡60 s后，立即測量并記錄液滴兩側(cè)的接觸角。在同一固體表面的其它部位重復測量多次，測試結(jié)果為5次測量的平均值，接觸角值的標準偏差lt; 2°。

（3） 黏附張力、界面張力：通過楊式方程可知，在光滑且均質(zhì)的固體表面[26-27]，固-液界面的黏附張力γLV cos θ與液-氣界面的表面張力（γLV）呈線性關系：

γSV - γSL = γLV cos θ（1）

aγLV + b = γLV cos θ（2）

式中：γSV為PMMA表面自由能（39.5 mN/m[28]）；γLV為溶液表面張力；γSL為PMMA-溶液界面張力值，可由式（1）計算獲得；a和b為常數(shù)，其中a由固體表面的性質(zhì)決定。

（4） 飽和吸附量、飽和吸附面積：表面活性劑分子在界面上的吸附行為是影響表面張力、界面張力和接觸角的主要因素之一?；跅钍椒匠毯虶ibbs方程，Lucassen-Reynders提出了一個通過γLV cos θ和γLV分析表面活性劑分子在不同界面吸附行為的經(jīng)驗方程：

= （3）

= | a |（4）

式中：ΓSV、ΓSL和ΓLV分別為不同界面上的飽和吸附量；因為延展型表面活性劑分子在PMMA-空氣界面沒有吸附行為，所以ΓSV = 0；ΓSL可由γLV cos θ - γLV曲線斜率和ΓLV計算得到。通過對表面張力隨濃度變化曲線中CMC前的線性部分進行擬合，可以得到延展型表面活性劑的ΓSL/ΓLV。最大飽和吸附量和最小飽和吸附面積Amin通常作為描述表面活性劑分子在界面上吸附行為的參數(shù)，可由吉布斯吸附公式計算：

？祝max = -（5）

Amin = × 1014（6）

式中：Γmax為最大飽和吸附量（mol/m2）；Amin為最小飽和吸附面積（nm2）；γ為表面張力（mN/m）；C為表面活性劑濃度（mol/L）；R為常數(shù)（8.314 J/mol/K）；T為實驗環(huán)境下的絕對溫度（K）；NA為阿伏伽德羅常數(shù)。

（5） 黏附功：黏附功是描述溶液從固體表面剝離難易程度的熱力學參數(shù)，結(jié)合楊式方程，可以由γLV cos θ和γLV得到黏附功的計算方程：

WA = γSV - γSL + γLV = γLV（cos θ + 1）（7）

2 結(jié)果與討論

2.1 在溶液-空氣界面的吸附

表面張力是影響PMMA表面潤濕性的一個重要因素。濃度對延展型表面活性劑C18POmEOnCOONa表面張力的影響如圖1所示。

由圖1可知，隨著體相濃度的升高，γLV逐漸降低，表面活性劑濃度小于臨界膠束濃度（CMC）時，γLV-濃度曲線呈線性變化；達到CMC后，表面張力幾乎不發(fā)生變化。

不同結(jié)構(gòu)延展型表面活性劑的CMC、CMC時的表面張力γCMC和Amin等吸附參數(shù)如表1所示。

由表1可知，C18PO15EOnCOONa分子中，隨著EO基團數(shù)量的增加，CMC逐漸降低，而Amin逐漸升高；C18POmEO15COONa分子中，隨著PO基團數(shù)量的增多，CMC也逐漸降低，且Amin逐漸升高。C18POmEOnCOONa分子中EO基團和PO基團數(shù)量變化對CMC和Amin的影響與文獻[29-31]中報道的一致。當PO基團數(shù)量固定為15時，隨著EO基團數(shù)目的升高，C18PO15EOnCOONa分子的親水性增強，并且在溶液表面吸附時的空間阻礙增強，表現(xiàn)為飽和吸附面積增大和CMC時的表面張力升高；當EO基團數(shù)量固定為15時，隨著PO基團數(shù)目的升高，C18POmEO15COONa分子的親油性增強，有利于其在溶液表面的吸附，但長PO鏈產(chǎn)生的空間阻礙作用導致飽和吸附面積的增大和CMC時的表面張力升高。PO基團數(shù)目的增加導致整個分子的疏水性增強，CMC降低是合理的結(jié)果；有趣的是，隨著EO基團鏈長的增加，分子親水性增強，卻同樣造成CMC降低。這是因為弱極性的EO基團緊靠著陰離子頭，離子頭的部分負電荷會分散在EO鏈上，削弱分子間的靜電斥力，從而使表面活性劑分子在體相中更容易發(fā)生聚集。EO基團這種分散離子頭電荷的作用，也是延展型表面活性劑抗鹽能力的來源。

2.2 在PMMA表面的接觸角

濃度對C18POmEOnCOONa溶液在PMMA表面接觸角的影響如圖2所示。

對于傳統(tǒng)的表面活性劑如SDS、CTAB和TX-100[32-33]，接觸角隨著濃度的升高逐漸減小，當濃度大于CMC后，接觸角達到平臺值并保持不變。而對于延展型表面活性劑C18POmEOnCOONa而言，由圖2可知，濃度小于CMC時，接觸角隨著濃度的變化較小，濃度大于CMC時，接觸角開始隨著濃度的升高逐漸降低，在高濃度時，接觸角發(fā)生驟降。高濃度時，隨著PO基團數(shù)量的升高，5種延展型表面活性劑接觸角逐漸增大；隨著EO基團數(shù)量的升高，接觸角的變化可忽略不計。由此說明，延展型表面活性劑因為具有不同數(shù)量的PO基團和EO基團而表現(xiàn)出與傳統(tǒng)表面活性劑不同的接觸角變化趨勢。結(jié)合圖1可知，體相中的表面活性分子在溶液-空氣界面吸附并在CMC后達到飽和吸附，表面張力值不發(fā)生變化；而接觸角隨著濃度的升高繼續(xù)降低。這暗示著體相中的表面活性劑分子會繼續(xù)在PMMA表面吸附，從而影響接觸角的變化，因此，需要通過其它吸附參數(shù)進行分析才能得出表面活性劑分子在PMMA表面的吸附機理。

2.3 在PMMA-溶液界面的黏附張力

圖3為實驗濃度范圍內(nèi)C18POmEOnCOONa溶液在PMMA-溶液界面的黏附張力γLVcos θ隨γLV的變化曲線。

由圖3可以看出，γLV cosθ隨著γLV的降低而逐漸減小；當表面活性劑分子在氣-液界面吸附飽和后，γLV 達到平臺值幾乎不發(fā)生變化，而γLV cos θ發(fā)生陡增。這表明γLV較高時，C18POmEOnOONaC分子吸附在溶液-空氣界面的同時也在PMMA-溶液界面進行吸附；隨著γLV逐漸降低，在達到CMC后，C18POmEOnCOONa分子繼續(xù)在PMMA-溶液界面吸附并對γLV cos θ產(chǎn)生較大的影響。

表2為不同類型表面活性劑的ΓSL - ΓLV和理論最小吸附面積Amin，t。

不同于親水的高能石英表面[10]和疏水的低能PTFE表面[36]，PMMA作為中等能量表面，具有親水和疏水基團的表面活性劑分子在PMMA-溶液界面有著不同的吸附行為。由表2可知，對于常規(guī)表面活性劑分子，其疏水部分通過疏水相互作用吸附在PMMA-溶液界面，親水離子頭朝向溶液中，PMMA表面被親水改性。隨著濃度的升高，γLV逐漸降低而γLV cos θ逐漸升高，導致斜率（ΓSL /ΓLV）呈現(xiàn)負值。與常規(guī)表面活性劑不同，延展型表面活性劑分子C18POmEOnCOONa同時具有疏水基團（PO）和親水基團（EO），在CMC之前，EO基團容易通過極性相互作用吸附在中性的PMMA表面，此時，γLV和γLV cos θ隨著濃度的升高而逐漸降低，斜率（ΓSL /ΓLV）呈現(xiàn)正值[22]，且絕對值均小于1，這意味著C18POmEOnCOONa分子在溶液-空氣界面的吸附量大于PMMA-溶液界面的吸附量。需要注意的是，ΓSL /ΓLV隨著PO和EO基團數(shù)量的增多而逐漸增大，且PO基團數(shù)量的增多對于ΓSL /ΓLV的影響明顯比EO基團的影響大。

2.4 在溶液-PMMA界面的界面張力

固液界面張力γSL是影響PMMA表面潤濕性的重要因素，充分了解濃度對γSL的影響顯得尤為必要。通過楊氏方程計算γSL，可得濃度對C18POmEOnCOONa溶液-PMMA界面張力的影響，結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，在整個實驗濃度范圍內(nèi)，界面張力隨著濃度的升高先逐漸增大，在CMC附近維持一個短暫的平臺值，然后隨濃度升高明顯降低。濃度小于CMC時，C18POmEOnCOONa分子的EO基團通過極性作用少量吸附在PMMA-溶液界面，疏水尾鏈翹起，中性潤濕的PMMA表面逐漸疏水改性，γSL隨著濃度的升高逐漸增大；在CMC附近，C18POmEOnCOONa分子在PMMA-溶液界面形成飽和吸附，體相中的表面活性劑分子開始形成膠團狀的聚集體，此時γSL達到最大值并形成短暫的平臺區(qū)域；濃度大于CMC時，體相中的C18POmEOnCOONa分子通過疏水相互作用繼續(xù)吸附在PMMA-溶液界面并形成聚集體，親水頭基朝向水相，將輕微疏水化的PMMA表面逐漸親水改性，γSL隨著濃度的升高發(fā)生陡降。

通過對γSL隨濃度變化的2個階段進行線性擬合，分別得到CMC前后表面活性劑的γSL隨濃度變化曲線的斜率，并計算得到不同表面活性劑分子在PMMA-溶液界面的飽和吸附量和飽和吸附面積，如表3所示。

在之前的研究[23]中發(fā)現(xiàn)，在CMC前后，具有EO基團的延展型表面活性劑C16EOnC在PMMA-溶液界面的飽和吸附面積近似相等，在PMMA-溶液界面形成飽和吸附之后通過疏水相互作用形成雙層結(jié)構(gòu)的聚集體。而對于具有PO基團的延展型表面活性劑L-C12PO4S和S-C12PO7S等，在CMC之前的飽和吸附面積為CMC之后的2～3倍，表面活性劑分子通過疏水相互作用在界面形成聚集體[21-22]，將中性的PMMA表面親水改性。

由圖4和表3可知，C18POmEOnCOONa分子在CMC之后繼續(xù)吸附在PMMA-溶液界面，且飽和吸附量明顯大于CMC前的吸附量，暗示隨著濃度的升高，大于CMC后，C18POmEOnCOONa分子在界面形成了聚集體。在高濃度時，界面張力值隨著PO基團和EO基團數(shù)量的升高而逐漸增大，且PO數(shù)量的升高對界面張力的影響明顯大于EO基團對界面張力的影響；而在CMC附近，界面張力形成的平臺現(xiàn)象隨著EO基團數(shù)量的升高變得明顯，這可能是因為PO基團的空間位阻和EO基團減弱離子頭靜電斥力所導致的結(jié)果。

2.5 在PMMA-溶液界面的黏附功

濃度對延展型表面活性劑黏附功的影響如圖5所示。

由圖5可知，在低濃度時，C18POmEOnCOONa分子在界面上的吸附量較小，γLV cos θ和γLV變化較小，黏附功不變；隨著濃度的升高，在CMC之前，體相中的C18POmEOnCOONa分子在溶液-空氣界面和PMMA-溶液界面吸附量增大，γLV cos θ和γLV逐漸降低，此時黏附功的變化表現(xiàn)為兩者共同作用的結(jié)果，迅速降低；在CMC附近，C18POmEOnCOONa分子在溶液-空氣界面和PMMA-溶液界面形成飽和吸附，黏附功再度達到平臺值；而進一步增大濃度，C18POmEOnCOONa分子在PMMA-溶液界面上大量吸附并形成聚集體，此時黏附功以γLV cos θ為主導，隨著γLV cos θ的增大而逐漸升高。值得注意的是，高濃度時，隨著PO基團數(shù)量的增多，黏附功逐漸降低；而EO數(shù)量的變化對黏附功的影響較小。

2.6 在PMMA-溶液界面的吸附機理

綜上所述，不同結(jié)構(gòu)C18POmEOnCOONa分子在PMMA-溶液界面的吸附機理是一致的。因此，以C18PO10EO15COONa分子為代表，綜合討論其接觸角、表面張力和PMMA-溶液界面張力隨濃度的變化規(guī)律，闡明其吸附機制。

圖6為濃度對C18PO10EO15COONa在PMMA-溶液界面和溶液表面θ、γLV和γSL的影響趨勢。

由圖6可以看出，整個吸附過程分為4個階段：

（1） 第1階段[10-8～10-7 mol/L），濃度較低，C18PO10-EO15COONa分子在溶液-空氣界面和PMMA-溶液界面吸附量小，吸附參數(shù)幾乎不發(fā)生變化。

（2） 第2階段[10-7～CMC），隨著濃度的逐漸升高，C18PO10EO15COONa分子在界面上的吸附量增大，發(fā)生不飽和吸附，PMMA表面逐漸被輕微疏水化，表現(xiàn)為γLV降低而γSL增大。此時接觸角應該隨著γLV的降低而逐漸減小，隨著γSL的升高而逐漸增大，兩者共同作用導致接觸角變化較小。

（3） 第3階段[CMC～10-4 mol/L），當濃度大于CMC時，C18PO10EO15COONa分子在溶液-空氣界面和PMMA-溶液界面的吸附量達到最大并形成飽和吸附。此時γLV和γSL均達到平臺值，接觸角幾乎不變。

（4） 第4階段[10-4～10-2 mol/L]，C18PO10EO15COONa分子通過疏水相互作用形成聚集體，使中性潤濕的PMMA表面逐漸親水改性。此時γLV保持不變而γSL降低，表現(xiàn)為接觸角急劇減小。

3 結(jié) 論

本文研究含有不同數(shù)量PO基團和EO基團的延展型表面活性劑C18POmEOnCOONa對PMMA表面潤濕性的影響，通過表面張力和接觸角測量，計算得到黏附張力、固液界面張力和黏附功等吸附參數(shù)，闡釋表面活性劑分子在PMMA-溶液界面的吸附機理。結(jié)果表明：

（1） 濃度在CMC之前，C18POmEOnCOONa分子同時在PMMA-溶液界面和溶液-空氣界面上吸附，PMMA表面被輕微疏水改性，接觸角在表面張力和固液界面張力的作用下保持不變；此時表面黏附張力和表面張力呈線性關系，且ΓSL /ΓLV lt; 1，分子在溶液-空氣界面的吸附量明顯大于PMMA-溶液界面的吸附量。

（2） 濃度在CMC之后，C18POmEOnCOONa分子在溶液-空氣界面和PMMA-溶液界面達到飽和吸附，表面張力、固液界面張力和接觸角均暫時保持不變。

（3） 濃度進一步升高，EO基團對帶電離子頭的靜電斥力有抑制作用，C18POmEOnCOONa分子通過疏水相互作用在PMMA-溶液界面形成聚集體，PMMA表面被明顯親水改性，接觸角進一步降低。

（4） 對于中性潤濕的PMMA表面，由于PO基團相比于EO基團有較大的空間位阻，當濃度達到CMC時，C18POmEOnCOONa的表面張力值和高濃度時的接觸角隨著PO基團數(shù)量的增多逐漸升高；而EO基團數(shù)量的增多對吸附參數(shù)的影響較小。

參考文獻：

[1]" " LUO S Q， CHEN Z D， DONG Z C， et al. Uniform spread of high-speed drops on superhydrophobic surface by live-oligo-meric surfactant jamming[J]. Advanced Materials， 2019， 31（41）： 1904475.

[2]" " RAO D N. Fluid-fluid and solid-fluid interfacial interactions in petroleum reservoirs[J]. Petroleum Science and Technology， 2001， 19（1/2）： 157-188.

[3]" " NEWCOMBE G， RALSTON J. Wetting dynamics studies on silica surfaces of varied hydrophobicity[J]. Langmuir， 1992， 8（1）： 190-196.

[4]" " MENNELLA A， MORROW N R， XIE X N. Application of the dynamic Wilhelmy plate to identification of slippage at a liquid-liquid-solid three-phase line of contact[J]. Journal of Petroleum Science and Engineering， 1995，13（3/4）： 179-192.

[5]" " GHARABAGHI M， AGHAZADEH S. A review of the role of wetting and spreading phenomena on the flotation practice[J]. Current Opinion in Colloid amp; Interface Science， 2014，19（4）： 266-282.

[6]" " CHWASTIAK S. Calculation of contact angles from surfactant adsorption isotherms[J]. Journal of Colloid and Interface Scie-nce， 2009， 339（1）： 196-201.

[7]" " ZDZIENNICKA A， JACZUK B， W？譫JCIK W. Wettability of polytetrafluoroethylene by aqueous solutions of two anionic surfactant mixtures[J]. Journal of Colloid and Interface Science， 2003， 268（1）： 200-207.

[8]" " LI R， MANICA R， LU Y， et al. Role of surfactants in sponta-neous displacement of high viscosity oil droplets from solid sur-faces in aqueous solutions[J]. Journal of Colloid and Interface Science， 2020， 579： 898-908.

[9]" " 胡渤，劉丹丹，徐志成，等. 石英表面陽離子吸附膜結(jié)構(gòu)的AFM研究. 天津工業(yè)大學學報， 2021，40 （1）： 42-47.

HU B， LIU D D，XU Z C，et al. Study on structure of adsorbed cationic surfactant film on quartz surface by AFM[J]. Journal of Tiangong University， 2021， 40（1）： 42-47（in Chinese）.

[10]" WANG Z L， LI Z Q， ZHANG L， et al. Wettability of a quartz surface in the presence of four cationic surfactants[J]. Langmuir： The ACS Journal of Surfaces and Colloids， 2010， 26（24）： 18834-18840.

[11]" ZDZIENNICKA A， JACZUK B. The relationship between the adhesion work， the wettability and composition of the surface layer in the systems polymer/aqueous solution of anionic surfa-ctants and alcohol mixtures[J]. Applied Surface Science， 2010， 257（3）： 1034-1042.

[12]" SZYMCZYK K. Wettability of polymeric solids by ternary mixtures composed of hydrocarbon and fluorocarbon nonionic surfactants[J]. Journal of Colloid and Interface Science， 2011， 363（1）： 223-231.

[13]" ZDZIENNICKA A， JACZUK B. Wettability of quartz by aqu-eous solution of cationic surfactants and short chain alcohols mixtures[J]. Materials Chemistry and Physics， 2010， 124（1）： 569-574.

[14]" BISWAL N R， PARIA S. Wetting of PTFE and glass surfaces by aqueous solutions of cationic and anionic double-chain surfactants[J]. Industrial amp; Engineering Chemistry Research， 2012， 51（30）： 10172-10178.

[15]" 趙濉，江琴，杜悅春，等. 支鏈化延展型陰離子表面活性劑在聚甲基丙烯酸甲酯表面的吸附行為[J]. 天津工業(yè)大學學報， 2022，41（1）： 39-46.

ZHAO S， JIANG Q， DU Y C， et al. Adsorption behavior of branched extended anionic surfactants on polymethylmethacr-ylate surface[J]. Journal of Tiangong University， 2022，41（1）： 39-46（in Chinese）.

[16] SZYMCZYK K， ZDZIENNICKA A， JACZUK B， et al. The wettability of polytetrafluoroethylene and polymethyl methacrylate by aqueous solution of two cationic surfactants mixture[J]. Journal of Colloid and Interface Science， 2006， 293（1）： 172-180.

[17]" ZDZIENNICKA A， JACZUK B. Behavior of cationic surfactants and short chain alcohols in mixed surface layers at water-air and polymer-water interfaces with regard to polymer wettability I： Adsorption at water-air interface[J]. Journal of Colloid and Interface Science， 2010， 349（1）： 374-383.

[18]" SZYMCZYK K， JACZUK B. Wettability of polymeric solids by aqueous solutions of anionic and nonionic surfactant mixtures[J]. Journal of Adhesion Science and Technology， 2011， 25（19）： 2641-2657.

[19]" ZDZIENNICKA A. The wettability of polytetrafluoroethylene and polymethylmethacrylate by aqueous solutions of Triton X-100 and propanol mixtures[J]. Applied Surface Science， 2009， 255（6）： 3801-3810.

[20]" KRAWCZYK J， SZYMCZYK K， ZDZIENNICKA A， et al. Wettability of polymers by aqueous solution of binary surfactants mixture with regard to adhesion in polymer-solution system Ⅱ： Critical surface tension of polymers wetting and work of adhesion[J]. International Journal of Adhesion and Adhesives， 2013， 45： 106-111.

[21]" JIANG Q， DU Y C， ZHANG L， et al. Wettability of a polymethylmethacrylate surface by extended anionic surfactants： Effect of branched chains[J]. Molecules， 2021， 26（4）： 863.

[22]" DU Y C， ZHOU Z H， GAO M， et al. Adsorption and wettability of extended anionic surfactants with different PO numbers on a polymethylmethacrylate surface[J]. Soft Matter， 2021， 17（26）： 6426-6434.

[23]" CHEN X F， XU Z C， GONG Q T， et al. Adsorption of extended anionic surfactants at the water-polymethylmethacrylate interface： The effect of polyoxyethylene groups[J]. Colloids and Surfaces A： Physicochemical and Engineering Aspects， 2023， 656： 130395.

[24]" LIU D D， XU Z C， ZHAO Q， et al. Adsorption behavior of cationic and zwitterionic surfactants on Poly（methyl methacrylate）[J]. Acta Physico-Chimica Sinica， 2013， 29（3）： 569-575.

[25]" FERN？魣NDEZ A， SCORZZA C， USUBILLAGA A， et al. Synthesis of new extended surfactants containing a carboxylate or sulfate polar group[J]. Journal of Surfactants and Detergents， 2005， 8（2）： 187-191.

[26]" BARGEMAN D， VAN VOORST VADER F. Effect of surfactants on contact angles at nonpolar solids[J]. Journal of Colloid and Interface Science， 1973， 42（3）： 467-472.

[27]" ECKMANN D M， CAVANAGH D P， BRANGER A B. Wetting characteristics of aqueous surfactant-laden drops[J]. Journal of Colloid and Interface Science， 2001， 242（2）： 386-394.

[28]" FAN R J， ZHANG X X， ZHOU L， et al. Research on the wettability of peach leaf surfaces by OWRK method[J]. Chinese Jo-urnal of Pesticide Science， 2011， 13（1）： 79-83.

[29]" WU Z， LI Y L， LI J， et al. Interaction and properties of the synthesized anionic surfactant with CTAB： An experimental and theoretical investigation[J]. Chemistry Select， 2020， 5（5）： 1663-1670.

[30]" LIU K X， YIN H J， ZHANG L， et al. Effect of EO group on the interfacial dilational rheology of fatty acid methyl ester solutions[J]. Colloids and Surfaces A： Physicochemical and En-gineering Aspects， 2018， 553： 11-19.

[31]" LIN L H， LAI Y C， CHEN K M， et al. Oxyethylene chain length affects the physicochemical properties of sugar-based anionic surfactants with phosphates groups[J]. Colloids and Sur-faces A： Physicochemical and Engineering Aspects， 2015， 485： 118-124.

[32]" SZYMCZYK K， JACZUK B. The wettability of polytetrafluoroethylene by aqueous solution of cetyltrimethylammonium bromide and Triton X-100 mixtures[J]. Journal of Colloid and Interface Science， 2006， 303（1）： 319-325.

[33]" CHAUDHURI R G， PARIA S. Dynamic contact angles on PTFE surface by aqueous surfactants solution in absence and presence of electrolytes[J]. Journal of Colloid and Interface Sci-ence， 2009， 337（2）： 555-562.

[34]" HARKOT J， JACZUK B. The role of adsorption of sodium bis（2-ethylhexyl） sulfosuccinate in wetting of glass and poly（methyl methacrylate） surface[J]. Applied Surface Science， 2008， 254（9）： 2825-2830.

[35]" HARKOT J， JACZUK B. The role of adsorption of dodecylethyldimethylammonium bromide and benzyldimethyldodecylammonium bromide surfactants in wetting of polytetrafluoroethylene and poly（methyl methacrylate） surfaces[J]. Applied Surface Science， 2009， 255（6）： 3623-3628.

[36]" DU Y C， ZHANG Q， ZHU Y Y， et al. Adsorption of extended surfactants at the water-PTFE interface： The effect of PO number[J]. Journal of Molecular Liquids， 2022， 348： 118465.

本文引文格式：

趙濉，" 陳興鋒， 張磊，等. 含聚醚基團陰離子表面活性劑對PMMA表面潤濕性的影響[J]. 天津工業(yè)大學學報，2024， 43（3）： 32-39，49.

ZHAO S， CHEN X F， ZHANG L， et al. Effects of anionic surfactants containing polyether group on wettability of polymethyl methacrylate surface[J]. Journal of Tiangong University， 2024， 43（3）： 32-39，49（in Chinese）.