2.1.3濃度對ω0的影響(xiang)

表面活性劑(ji)濃(nong)度對表面和界面擴張(zhang)彈(dan)性全(quan)頻率(lv)譜(pu)上ω0的(de)(de)影響如圖4所示。擴張(zhang)彈(dan)性數值(zhi)達到平臺，意味(wei)著擾(rao)動(dong)過程中(zhong)組成界面膜的(de)(de)分子不與(yu)體相間發生交(jiao)換，同(tong)時，界面上的(de)(de)分子也不能通(tong)過取(qu)向變化耗散能量(liang)。也就是說，ω0大于界面及其附近所有弛豫過程的(de)(de)特征頻率(lv)。

由(you)圖(tu)4可以看出，對于C8C10和C10C8，無論是(shi)(shi)表面(mian)還(huan)是(shi)(shi)界(jie)(jie)面(mian)，ω0均隨(sui)(sui)濃度(du)增大而(er)升(sheng)(sheng)高(gao)。隨(sui)(sui)表面(mian)活(huo)性劑濃度(du)升(sheng)(sheng)高(gao)，擴(kuo)散-交換過(guo)(guo)程(cheng)加快；同時，界(jie)(jie)面(mian)吸附分子(zi)數目(mu)增多，分子(zi)取向變化更容(rong)易(yi)發生。上述(shu)因(yin)(yin)素均造成(cheng)體系中各(ge)弛豫過(guo)(guo)程(cheng)特(te)征頻率升(sheng)(sheng)高(gao)，因(yin)(yin)此(ci)，ω0也隨(sui)(sui)之升(sheng)(sheng)高(gao)。

圖4表面活性劑濃度對表面和(he)界面擴張彈性曲線(xian)上ω0的影響

與(yu)ω1的(de)變化規律類(lei)似，對于(yu)表(biao)面吸附膜(mo)，C10C8的(de)ω0在(zai)整個實驗濃度范圍(wei)內均明顯低(di)于(yu)C8C10。這(zhe)是(shi)由于(yu)羥(qian)基鄰位長(chang)鏈烷(wan)基之間的(de)強相互作用造成的(de)。而對于(yu)界(jie)面吸附膜(mo)，由于(yu)癸(gui)烷(wan)分(fen)(fen)子(zi)(zi)插入(ru)界(jie)面吸附膜(mo)中，破(po)壞了分(fen)(fen)子(zi)(zi)間相互作用，C8C10和C10C8的(de)ω0差別變小(xiao)。與(yu)ω1不同(tong)的(de)是(shi)，ω0不僅與(yu)擴散-交換過程有(you)關，也(ye)與(yu)單(dan)分(fen)(fen)子(zi)(zi)取向(xiang)變化等更快的(de)弛(chi)豫過程相關，因此(ci)，界(jie)面上ω0的(de)變化趨勢與(yu)ω1不同(tong)。

2.1.4濃度對ε0的影響

表(biao)面(mian)活性劑濃度(du)對表(biao)面(mian)和(he)界面(mian)吸附(fu)膜極(ji)限(xian)擴張彈性ε0的(de)影響如圖(tu)5所示。

由圖5可以看出，對于(yu)表面(mian)(mian)吸附膜，ε0隨(sui)濃度(du)升(sheng)高(gao)通過(guo)一個極大值(zhi)。在前期通過(guo)周期振(zhen)蕩法進行(xing)的(de)(de)擴(kuo)張流變(bian)研究中發(fa)現，隨(sui)著表面(mian)(mian)吸附分子(zi)數目(mu)增多(duo)，羥基鄰位的(de)(de)長(chang)鏈烷基的(de)(de)取(qu)向從沿(yan)表面(mian)(mian)伸(shen)展逐漸向伸(shen)入空氣轉(zhuan)變(bian)。這種分子(zi)取(qu)向的(de)(de)變(bian)化(hua)削(xue)弱(ruo)了表面(mian)(mian)吸附膜的(de)(de)結(jie)構，造成ε0的(de)(de)降低。C10C8分子(zi)間的(de)(de)相(xiang)互(hu)作(zuo)用更強(qiang)，發(fa)生轉(zhuan)折的(de)(de)濃度(du)更高(gao)，能夠達到(dao)的(de)(de)ε0數值(zhi)更高(gao)（178 mN/m）。而對于(yu)界面(mian)(mian)吸附膜，結(jie)構被削(xue)弱(ruo)，主要由單分子(zi)的(de)(de)行(xing)為(wei)控制(zhi)，結(jie)構的(de)(de)相(xiang)似(si)性導致C8C10和C10C8的(de)(de)ε0數值(zhi)接近(jin)。

圖5表(biao)面(mian)活性劑(ji)濃(nong)度對表(biao)面(mian)和(he)界面(mian)極(ji)限擴張彈性ε0的(de)影響

2.2吸附膜的界面(mian)擴張黏(nian)性

黏(nian)性(xing)(xing)(xing)是表(biao)征(zheng)界面吸(xi)附膜(mo)特性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)另(ling)一(yi)重要參(can)數(shu)，直接(jie)與弛豫(yu)過程(cheng)的(de)(de)(de)特征(zheng)頻率相關。對(dui)于吸(xi)附膜(mo)，至少存在擴(kuo)散(san)-交換的(de)(de)(de)弛豫(yu)過程(cheng)，必然表(biao)現為(wei)一(yi)定的(de)(de)(de)黏(nian)性(xing)(xing)(xing)。黏(nian)性(xing)(xing)(xing)對(dui)于界面膜(mo)的(de)(de)(de)強度也有很大貢(gong)獻，具有一(yi)定黏(nian)性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)界面膜(mo)有利于泡沫(mo)或者乳狀液的(de)(de)(de)穩定。C8C10溶液的(de)(de)(de)表(biao)面和界面擴(kuo)張(zhang)黏(nian)性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)全頻率譜如(ru)圖6所示(shi)。

圖(tu)6 C8C10溶液的表面(mian)和界面(mian)擴張黏性的全頻率(lv)譜

由(you)(you)圖6可以看出，在實(shi)驗濃度范圍(wei)內(nei)，擴張(zhang)黏性均隨(sui)頻(pin)率升高(gao)通過一(yi)個極(ji)大(da)(da)值，極(ji)大(da)(da)值對應的(de)(de)頻(pin)率就(jiu)是該弛豫過程(cheng)的(de)(de)特征頻(pin)率。由(you)(you)于只通過一(yi)個極(ji)大(da)(da)值，說明表面(mian)和界面(mian)的(de)(de)性質由(you)(you)一(yi)個主(zhu)要(yao)弛豫過程(cheng)控制(zhi)。

界(jie)面擴(kuo)張(zhang)黏(nian)性(xing)(xing)全頻(pin)率譜的特(te)征可(ke)以用擴(kuo)張(zhang)黏(nian)性(xing)(xing)的最大值(zhi)εi0及(ji)其對(dui)應頻(pin)率ωi來(lai)表(biao)征。表(biao)面活性(xing)(xing)劑濃度對(dui)表(biao)面和界(jie)面擴(kuo)張(zhang)黏(nian)性(xing)(xing)最大值(zhi)對(dui)應頻(pin)率的影響如圖7所示。

圖7表面活性(xing)劑濃度(du)對(dui)表面和界(jie)面擴張黏性(xing)最大值對(dui)應頻率的影響

由(you)圖(tu)7可以看出，對(dui)于C8C10和(he)C10C8，無(wu)論是(shi)表面(mian)(mian)還是(shi)界面(mian)(mian)，ωi均隨濃度增大(da)而升(sheng)高(gao)。這(zhe)是(shi)兩方面(mian)(mian)因素(su)共同影(ying)響造成的：①主控的弛豫(yu)過程(cheng)(cheng)從慢過程(cheng)(cheng)變為快(kuai)過程(cheng)(cheng)；②主控的弛豫(yu)過程(cheng)(cheng)的特征頻率變快(kuai)。

對比圖(tu)4和圖(tu)7可以看出，ωi隨濃(nong)度的(de)變化(hua)(hua)趨勢與ω0十分(fen)(fen)相(xiang)似：對于(yu)(yu)表(biao)面吸附膜(mo)，C10C8的(de)ωi在(zai)整個實驗濃(nong)度范圍(wei)內均明顯低于(yu)(yu)C8C10。這是由于(yu)(yu)羥基(ji)鄰位(wei)長(chang)鏈(lian)烷基(ji)之(zhi)間存在(zai)纏繞，其取向變化(hua)(hua)產(chan)生(sheng)界(jie)面大量分(fen)(fen)子(zi)(zi)重排的(de)慢(man)過(guo)程(cheng)；鄰位(wei)烷基(ji)鏈(lian)越長(chang)，慢(man)過(guo)程(cheng)的(de)貢獻越大。而對于(yu)(yu)界(jie)面吸附膜(mo)，由于(yu)(yu)癸烷分(fen)(fen)子(zi)(zi)插(cha)入界(jie)面吸附膜(mo)中，擴散(san)-交換過(guo)程(cheng)主(zhu)導分(fen)(fen)子(zi)(zi)的(de)界(jie)面行為，C8C10和C10C8具有(you)相(xiang)似的(de)流體動力學(xue)半(ban)徑，ωi隨濃(nong)度的(de)變化(hua)(hua)趨勢變得相(xiang)似。

表面活性(xing)劑濃度對表面和界面擴張黏性(xing)最(zui)大(da)值的影(ying)響如圖8所示。

對(dui)(dui)比圖5和(he)圖8可以看出，εi0隨濃度的(de)(de)變化趨勢與ε0十(shi)分(fen)相(xiang)似：對(dui)(dui)于表面吸(xi)附(fu)膜(mo)，εi0隨濃度升高(gao)(gao)通(tong)過一(yi)個極(ji)大(da)值(zhi)，反映了羥基鄰位的(de)(de)長(chang)鏈烷基取向變化造成的(de)(de)表面吸(xi)附(fu)膜(mo)結構(gou)的(de)(de)削(xue)弱。C10C8的(de)(de)羥基鄰位烷基鏈更(geng)長(chang)，界(jie)面分(fen)子間的(de)(de)相(xiang)互作用更(geng)強，發(fa)生轉(zhuan)折的(de)(de)濃度更(geng)高(gao)(gao)，能夠達到的(de)(de)εi0數值(zhi)更(geng)高(gao)(gao)（62 mN/m）。而對(dui)(dui)于界(jie)面吸(xi)附(fu)膜(mo)，膜(mo)性(xing)質主要由單分(fen)子的(de)(de)行為控制，C8C10和(he)C10C8的(de)(de)結構(gou)相(xiang)似，因此，εi0數值(zhi)接近。

圖(tu)8表(biao)面(mian)活性劑(ji)濃度對表(biao)面(mian)和界面(mian)擴張黏性最大值的影響

3結論

本文利(li)用界面張力(li)弛(chi)豫技術，研究了不同鏈長羥基取代烷基苯磺酸鹽C10C8和C8C10在表面和正癸(gui)烷-水界面的吸附行為，得到以下結論：

（1）由于苯環上磺酸基(ji)和羥基(ji)均與水相(xiang)作用，使得羥基(ji)鄰位的(de)長鏈烷基(ji)傾向(xiang)于沿界(jie)面伸展(zhan)，表現出較強(qiang)的(de)分子間(jian)相(xiang)互(hu)作用；羥基(ji)對位的(de)長鏈烷基(ji)則(ze)傾向(xiang)于伸入空氣或油(you)相(xiang)。

（2）對于表面吸附膜(mo)(mo)，界面分子(zi)重排的(de)膜(mo)(mo)內過程(cheng)控制膜(mo)(mo)性(xing)質(zhi)。羥基(ji)鄰位(wei)烷基(ji)鏈(lian)越長，分子(zi)間相互作用越強，表面上主控的(de)弛豫(yu)過程(cheng)的(de)特征頻率越低。C10C8表現出(chu)更(geng)高的(de)極限擴張彈(dan)性(xing)和擴張黏性(xing)最大值。

（3）對于界面吸(xi)附膜(mo)，癸烷分(fen)子插(cha)入界面吸(xi)附膜(mo)中，破(po)壞了分(fen)子間強相(xiang)(xiang)互作用，擴(kuo)散-交換(huan)過程(cheng)控制膜(mo)性質(zhi)。C10C8和C8C10具(ju)有相(xiang)(xiang)似的(de)流體動力學半徑，表現出相(xiang)(xiang)近的(de)極限擴(kuo)張(zhang)彈性和擴(kuo)張(zhang)黏性最大值。