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氟硅表面活性劑(FSS)水溶液表面張力、發泡力、乳化力測定(三)

來源:陜西科技大學學報(bao) 瀏覽 152 次(ci) 發布時間:2024-01-22

與(yu)(yu)FPHMS曲(qu)(qu)線相比,圖1中FSS曲(qu)(qu)線在(zai)(zai)(zai)3445(w,vO-H)cm-1處(chu)(chu)的(de)(de)弱(ruo)峰(feng)(feng)(feng)(feng)包為分子(zi)中O-H特(te)(te)征伸(shen)(shen)(shen)縮(suo)振(zhen)動(dong)峰(feng)(feng)(feng)(feng);而(er)在(zai)(zai)(zai)2965——2873(m,vC-H,CH3、CH2)、1456(w,δC-H,CH3、CH2)cm-1處(chu)(chu)峰(feng)(feng)(feng)(feng)變寬增強,此乃由引(yin)入到FPHMS上的(de)(de)聚(ju)醚分子(zi)中所含的(de)(de)大(da)量亞甲(jia)基(ji)引(yin)起;而(er)1367 cm-1、1210 cm-1(m,vC-F,CF3)C-F伸(shen)(shen)(shen)縮(suo)振(zhen)動(dong)峰(feng)(feng)(feng)(feng)減弱(ruo);1262 cm-1[m,δC-H,Si(CH3)2]、840[w,vSi-C,Si(CH3)3,Si(CH3)2]和800 cm-1[m,vSi-C,Si(CH3)2]處(chu)(chu)(CH3)3SiO-、~Si(CH3)2O-的(de)(de)特(te)(te)征吸收(shou)(shou)帶峰(feng)(feng)(feng)(feng)減弱(ruo),歸因于聚(ju)醚基(ji)被引(yin)入FPHMS中后(hou)導致~C2H4CF3、(CH3)3SiO-、~Si(CH3)2O-在(zai)(zai)(zai)整個分子(zi)中所占的(de)(de)比例減小(xiao)之(zhi)故。另外(wai),1100 cm-1——1150 cm-1處(chu)(chu)聚(ju)醚基(ji)中的(de)(de)C-O-C伸(shen)(shen)(shen)縮(suo)振(zhen)動(dong)吸收(shou)(shou)峰(feng)(feng)(feng)(feng),它與(yu)(yu)聚(ju)硅氧烷在(zai)(zai)(zai)1027 cm-1——1068 cm-1特(te)(te)有的(de)(de)Si-O-Si伸(shen)(shen)(shen)縮(suo)振(zhen)動(dong)吸收(shou)(shou)峰(feng)(feng)(feng)(feng)部分重疊,引(yin)起Si-O-Si峰(feng)(feng)(feng)(feng)形(xing)發生變化;1456 cm-1、1350 cm-1和953 cm-1三處(chu)(chu)為聚(ju)醚鏈(lian)節~[C2H4O]n-、~[C3H6O]n-的(de)(de)特(te)(te)征吸收(shou)(shou)峰(feng)(feng)(feng)(feng);更主要的(de)(de)是Si-H在(zai)(zai)(zai)2160 cm-1和910 cm-1處(chu)(chu)振(zhen)動(dong)吸收(shou)(shou)峰(feng)(feng)(feng)(feng)完全消失(shi),而(er)烯丙(bing)基(ji)聚(ju)醚中CH2=CH-在(zai)(zai)(zai)1640——1645 cm-1處(chu)(chu)伸(shen)(shen)(shen)縮(suo)振(zhen)動(dong)吸收(shou)(shou)峰(feng)(feng)(feng)(feng)沒有出現,均可說明FPHMS和烯丙(bing)基(ji)聚(ju)醚之(zhi)間的(de)(de)硅氫(qing)加成反應確實(shi)發生。證明烯丙(bing)基(ji)聚(ju)醚接枝(zhi)到FPHMS分子(zi)鏈(lian)上,檢測表(biao)明合(he)成達到預(yu)期的(de)(de)目標物(wu)FSS.


2.2 FSS的界面性能


FSS的(de)質量濃度(ρ)對其(qi)在水中(zhong)的(de)表面張力(γ)的(de)影響(xiang)如圖2所(suo)示。

圖2 FSS的質量(liang)濃度與(yu)其水溶液表面張力的關(guan)系


由圖(tu)2可(ke)看出(chu),曲線轉折點(dian)對(dui)應FSS的(de)lgρ=-3.0,即ρ=1×10-3g·mL-1或1.0 g·L-1,故(gu)其臨界(jie)膠(jiao)束濃度(cmc)為1.0 g·L-1,此(ci)(ci)時表(biao)(biao)面(mian)張(zhang)力(li)(γcmc)為23.5 mN·m-1.由此(ci)(ci)可(ke)見,合成(cheng)的(de)FSS能(neng)使水的(de)表(biao)(biao)面(mian)張(zhang)力(li)由約72 mN·m-1降至(zhi)23.5 mN·m-1,說明該(gai)表(biao)(biao)面(mian)活(huo)(huo)性(xing)劑(ji)表(biao)(biao)面(mian)活(huo)(huo)性(xing)優良。


2.3 FSS的泡沫性能


發泡力和穩泡性(xing)是描述表面活性(xing)劑溶液泡沫(mo)性(xing)能的(de)重(zhong)要指標,采用振蕩(dang)法(fa)測(ce)定(ding)FSS的(de)泡沫(mo)性(xing)能,并與(yu)SDS、CTAB進行比(bi)較,結果見表1.


由表1可見(jian),與陰離子表面(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)SDS、陽離子表面(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)CTAB相比,合成的氟硅表面(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)FSS,無論在發泡力還是穩泡性(xing)方面(mian),都有明(ming)顯不同。FSS的泡沫(mo)(mo)性(xing)能較弱,特別是泡沫(mo)(mo)產生后易消失,屬(shu)低(di)泡性(xing)表面(mian)活(huo)性(xing)劑(ji),有利于在溢流噴射(she)等紡織工(gong)序及要(yao)求(qiu)泡沫(mo)(mo)性(xing)能不高的場合中(zhong)應用。

表1 FSS與SDS、CTAB的發泡力和(he)穩泡性比較


2.4 FSS的増溶(rong)力(li)(li)和乳化力(li)(li)


增溶力和(he)乳化(hua)力也是表(biao)(biao)面活性(xing)劑(ji)的(de)重要(yao)性(xing)能指標,表(biao)(biao)2列(lie)出了FSS的(de)乳化(hua)力和(he)增溶力測試結果(guo),并與SDS、CTAB的(de)性(xing)能進行(xing)對比。

表2 FSS的乳化力(li)和增溶(rong)力(li)


由(you)表(biao)2可看出,FSS對苯的(de)(de)(de)增(zeng)溶力(li)為13.7,比十二烷基硫酸鈉(na)(SDS)對苯的(de)(de)(de)增(zeng)容力(li)11.3要稍(shao)好些(xie),與十六烷基三甲(jia)基溴化(hua)(hua)銨(an)(CTAB)的(de)(de)(de)增(zeng)溶力(li)14.0相當(dang)。對煤(mei)油(you)的(de)(de)(de)乳(ru)化(hua)(hua)力(li),CTAB最好,SDS次之(zhi)(zhi),FSS最低。但對50#機(ji)油(you)的(de)(de)(de)乳(ru)化(hua)(hua)力(li),SDS很好,FSS次之(zhi)(zhi),CTAB的(de)(de)(de)要差(cha)(cha)些(xie)。而(er)(er)對苯的(de)(de)(de)乳(ru)化(hua)(hua)力(li),SDS要稍(shao)好些(xie),FSS與CTAB的(de)(de)(de)相仿。說明(ming)乳(ru)化(hua)(hua)煤(mei)油(you)時(shi),FSS不如(ru)SDS和CTAB,而(er)(er)乳(ru)化(hua)(hua)50#機(ji)油(you)時(shi),FSS比CTAB的(de)(de)(de)要好,但大不如(ru)SDS的(de)(de)(de);乳(ru)化(hua)(hua)苯時(shi),FSS比SDS的(de)(de)(de)稍(shao)差(cha)(cha),與CTAB的(de)(de)(de)相仿。


2.5 FSS在硬水中的穩定性


參照GB 7381-87所述方法,對合(he)成得到的氟硅表(biao)(biao)面活性(xing)劑FSS在硬水中的穩定性(xing)進行了(le)測定,結果如(ru)表(biao)(biao)3.

表3硬(ying)水中穩定性測定數據


由(you)表3知,FSS在硬水(shui)(shui)中的(de)評(ping)(ping)分總和為(wei)(wei)75,可得(de)出(chu)氟硅(gui)表面活性(xing)劑FSS的(de)平均(jun)穩(wen)定性(xing)為(wei)(wei)5級(ji),另外,FSS在硬水(shui)(shui)中的(de)每組(zu)評(ping)(ping)分值(zhi)和均(jun)為(wei)(wei)25,從差(cha)示(shi)穩(wen)定性(xing)評(ping)(ping)分標(biao)準(zhun)可知,FSS的(de)差(cha)示(shi)穩(wen)定性(xing)也(ye)為(wei)(wei)5級(ji)。綜合評(ping)(ping)定分析(xi)表明(ming):FSS在硬水(shui)(shui)中的(de)穩(wen)定性(xing)很(hen)好。


3結論


(1)1,3,5-三(san)(san)甲基(ji)(ji)(ji)~1,3,5-三(san)(san)(3′,3′,3′~三(san)(san)氟(fu)(fu)丙(bing)基(ji)(ji)(ji))環(huan)三(san)(san)硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)烷(wan)(D3F)、八甲基(ji)(ji)(ji)環(huan)四硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)烷(wan)(D4)、四甲基(ji)(ji)(ji)環(huan)四硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)烷(wan)(D4H)、六甲基(ji)(ji)(ji)二硅(gui)(gui)氧(yang)(yang)烷(wan)(MM)、烯丙(bing)基(ji)(ji)(ji)聚(ju)氧(yang)(yang)乙烯聚(ju)氧(yang)(yang)丙(bing)烯醚(F6)經酸催化開環(huan)聚(ju)合反應、硅(gui)(gui)氫加(jia)成(cheng)(cheng)反應合成(cheng)(cheng)出了一(yi)種(zhong)新(xin)型氟(fu)(fu)硅(gui)(gui)表面活性劑(FSS)。用紅外(wai)光譜(IR)確證合成(cheng)(cheng)的(de)產物(wu)為預期(qi)的(de)FSS.


(2)FSS水溶液的臨(lin)界膠束濃度(cmc)為1.0 g·L-1,cmc處的表面(mian)張力(γcmc)為23.5 mN·m-1.與陰離(li)子表面(mian)活性(xing)劑(ji)SDS和陽離(li)子表面(mian)活性(xing)劑(ji)CTAB相比,FSS的泡沫性(xing)能較(jiao)弱,泡沫產生后較(jiao)易(yi)消失。


(3)質(zhi)量(liang)分數為0.5%的(de)(de)FSS水溶(rong)液對(dui)苯的(de)(de)増溶(rong)力(li)為13.7,對(dui)煤油、50#機油和苯的(de)(de)乳化力(li)分別是9 s、27 s和28 s,FSS在(zai)硬水中的(de)(de)穩定性很好達5級(ji)。