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氟矽表麵活性劑(FSS)水溶液表麵張力、發泡力、乳化力測定(三)
來源:陝西科技大學學報 瀏覽 131 次 發布時間:2025-01-22
與FPHMS曲線相比,圖1中FSS曲線在3445(w,vO-H)cm-1處的弱峰包為分子中O-H特征伸縮振動峰;而在2965——2873(m,vC-H,CH3、CH2)、1456(w,δC-H,CH3、CH2)cm-1處峰變寬增強,此乃由引入到FPHMS上的聚醚分子中所含的大量亞甲基引起;而1367 cm-1、1210 cm-1(m,vC-F,CF3)C-F伸縮振動峰減弱;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(CH3)3SiO-、~Si(CH3)2O-的特征吸收帶峰減弱,歸因於聚醚基被引入FPHMS中後導致~C2H4CF3、(CH3)3SiO-、~Si(CH3)2O-在整個分子中所占的比例減小之故。另外,1100 cm-1——1150 cm-1處聚醚基中的C-O-C伸縮振動吸收峰,它與聚矽氧烷在1027 cm-1——1068 cm-1特有的Si-O-Si伸縮振動吸收峰部分重疊,引起Si-O-Si峰形發生變化;1456 cm-1、1350 cm-1和953 cm-1三處為聚醚鏈節~[C2H4O]n-、~[C3H6O]n-的特征吸收峰;更主要的是Si-H在2160 cm-1和910 cm-1處振動吸收峰完全消失,而烯丙基聚醚中CH2=CH-在1640——1645 cm-1處伸縮振動吸收峰沒有出現,均可說明FPHMS和烯丙基聚醚之間的矽氫加成反應確實發生。證明烯丙基聚醚接枝到FPHMS分子鏈上,檢測表明合成達到預期的目標物FSS.
2.2 FSS的界麵性能
FSS的質量濃度(ρ)對其在水中的表麵張力(γ)的影響如圖2所示。
圖2 FSS的質量濃度與其水溶液表麵張力的關係
由圖2可看出,曲線轉折點對應FSS的lgρ=-3.0,即ρ=1×10-3g·mL-1或1.0 g·L-1,故其臨界膠束濃度(cmc)為1.0 g·L-1,此時表麵張力(γcmc)為23.5 mN·m-1.由此可見,合成的FSS能使水的表麵張力由約72 mN·m-1降至23.5 mN·m-1,說明該表麵活性劑表麵活性優良。
2.3 FSS的泡沫性能
發泡力和穩泡性是描述表麵活性劑溶液泡沫性能的重要指標,采用振蕩法測定FSS的泡沫性能,並與SDS、CTAB進行比較,結果見表1.
由表1可見,與陰離子表麵活性劑SDS、陽離子表麵活性劑CTAB相比,合成的氟矽表麵活性劑FSS,無論在發泡力還是穩泡性方麵,都有明顯不同。FSS的泡沫性能較弱,特別是泡沫產生後易消失,屬低泡性表麵活性劑,有利於在溢流噴射等紡織工序及要求泡沫性能不高的場合中應用。
表1 FSS與SDS、CTAB的發泡力和穩泡性比較
2.4 FSS的増溶力和乳化力
增溶力和乳化力也是表麵活性劑的重要性能指標,表2列出了FSS的乳化力和增溶力測試結果,並與SDS、CTAB的性能進行對比。
表2 FSS的乳化力和增溶力
由表2可看出,FSS對苯的增溶力為13.7,比十二烷基硫酸鈉(SDS)對苯的增容力11.3要稍好些,與十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)的增溶力14.0相當。對煤油的乳化力,CTAB最好,SDS次之,FSS最低。但對50#機油的乳化力,SDS很好,FSS次之,CTAB的要差些。而對苯的乳化力,SDS要稍好些,FSS與CTAB的相仿。說明乳化煤油時,FSS不如SDS和CTAB,而乳化50#機油時,FSS比CTAB的要好,但大不如SDS的;乳化苯時,FSS比SDS的稍差,與CTAB的相仿。
2.5 FSS在硬水中的穩定性
參照GB 7381-87所述方法,對合成得到的氟矽表麵活性劑FSS在硬水中的穩定性進行了測定,結果如表3.
表3硬水中穩定性測定數據
由表3知,FSS在硬水中的評分總和為75,可得出氟矽表麵活性劑FSS的平均穩定性為5級,另外,FSS在硬水中的每組評分值和均為25,從差示穩定性評分標準可知,FSS的差示穩定性也為5級。綜合評定分析表明:FSS在硬水中的穩定性很好。
3結論
(1)1,3,5-三甲基~1,3,5-三(3′,3′,3′~三氟丙基)環三矽氧烷(D3F)、八甲基環四矽氧烷(D4)、四甲基環四矽氧烷(D4H)、六甲基二矽氧烷(MM)、烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚(F6)經酸催化開環聚合反應、矽氫加成反應合成出了一種新型氟矽表麵活性劑(FSS)。用紅外光譜(IR)確證合成的產物為預期的FSS.
(2)FSS水溶液的臨界膠束濃度(cmc)為1.0 g·L-1,cmc處的表麵張力(γcmc)為23.5 mN·m-1.與陰離子表麵活性劑SDS和陽離子表麵活性劑CTAB相比,FSS的泡沫性能較弱,泡沫產生後較易消失。
(3)質量分數為0.5%的FSS水溶液對苯的増溶力為13.7,對煤油、50#機油和苯的乳化力分別是9 s、27 s和28 s,FSS在硬水中的穩定性很好達5級。