電導(dǎo)法測定聚合物對陽離子表面活性劑臨界膠束濃度的影響

  表面活性劑的臨界膠束濃度(cmc)是表征表面活性劑表面活性的重要指標(biāo)之一 , 其測定方法很多｡本文在用表面張力法測定了3-烷氧基-2-羥基丙基三甲基氯化銨的表面活性的基礎(chǔ)上,又用電導(dǎo)法測定了單純和加入聚合物后的表面活性變化規(guī)律｡這對于該產(chǎn)品同系物的廣泛應(yīng)用具有實(shí)際意義｡
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1  儀器 
　　DDS-11A 電導(dǎo)率儀 , 上海雷磁儀器廠;DJS-1 型電導(dǎo)電極;501 型超級恒溫器 , 重慶試驗(yàn)設(shè)備廠｡
1.2  藥品
　　3-烷氧基-2-羥基丙基三甲基氯化銨(CnH_2n+1OCH₂CH(OH)CH₂N(CH₃)₃Cl,n=12､14 ､ 16 ｡簡寫為 CnNCl), 本實(shí)驗(yàn)室合成｡聚乙二醇 ( 光譜純 ): 分子量分別為 1000,2000,6000,20000( 北京化學(xué)試劑廠 ); β - 環(huán)糊精 ( 化學(xué)純 ), 用二次蒸餾水進(jìn)行三次重結(jié)晶 ; 三次蒸餾水 , 用 KMnO4 處理 24h 后的普通蒸餾水再重蒸兩次 , 電導(dǎo)率為 1.4 × 10^-4 s · m ^-1 ｡實(shí)驗(yàn)溫度為 25 ℃± 0.1 ℃｡
2 結(jié)果與討論
2.1 碳原子數(shù)對 CnNCl 臨界膠束濃度(cmc)的影響
　　于 25 ℃時(shí)分別測定了C₁₂ NCl ､ C₁₄NCl ､ C₁₆NCl 不同濃度時(shí)的電導(dǎo)率｡其數(shù)據(jù)見表 1 ｡以不同濃度與電導(dǎo)率 Ls 做圖｡見圖 1 ｡

從圖中可以根據(jù)折點(diǎn)濃度求出各自的 cmc 。其結(jié)果示于表 2 。

表 2 中的各 cmc 數(shù)據(jù)與用表面張力法測出的數(shù)據(jù)比較均略小 , 這可能是由于測試方法的不同造成的｡表 2 中數(shù)據(jù)還顯示了隨著碳原子個(gè)數(shù)的增加 ,cmc 越來越小 , 這是由于隨著碳原子個(gè)數(shù)的增加 , 碳鏈增長 , 分子間的范德華力增強(qiáng) , 獲得接近飽和的表面濃度就會減小｡ Rosen 認(rèn)為 , 一個(gè)離子表面活性劑的疏水基增加 2 個(gè) -CH ₂- ｡只需要表面活性劑原先體相濃度的 25% ~ 30%, 即可達(dá)到接近飽合的表面濃度 ( 用 PC₂₀ 表示 ) ｡如果用 cmc 的數(shù)據(jù) , 每增加 2 個(gè) -CH₂- , 則 cmc 下降為原來的 40% 左右 , 是符合 Rosen 的結(jié)論的｡根據(jù)表 2 中數(shù)據(jù) , 列出 logcmc 與碳原子數(shù)之間的關(guān)系式為 logcmc=2 ｡ 05+0 ｡ 158N, 其中 N 為碳原子數(shù) , 與用表面張力法測出的公式相差不大｡

2.2  β- 環(huán)糊精對C₁₆NCl臨界膠束濃度的影響

　　
　　分別測定了含β-環(huán)糊精 0.1% 、 0.2% 、 0.5% 的 C₁₆NCl 溶液的電導(dǎo)率 , 見圖 2 。將圖中折點(diǎn)數(shù)據(jù)列于表3 。

表 2 中的各 cmc 數(shù)據(jù)與用表面張力法測出的數(shù)據(jù)比較均略小 , 這可能是由于測試方法的不同造成的｡表 2 中數(shù)據(jù)還顯示了隨著碳原子個(gè)數(shù)的增加 ,cmc 越來越小 , 這是由于隨著碳原子個(gè)數(shù)的增加 , 碳鏈增長 , 分子間的范德華力增強(qiáng) , 獲得接近飽和的表面濃度就會減小｡ Rosen 認(rèn)為 , 一個(gè)離子表面活性劑的疏水基增加 2 個(gè) -CH ₂- ｡只需要表面活性劑原先體相濃度的 25% ~ 30%, 即可達(dá)到接近飽合的表面濃度 ( 用 PC₂₀ 表示 ) ｡如果用 cmc 的數(shù)據(jù) , 每增加 2 個(gè) -CH₂- , 則 cmc 下降為原來的 40% 左右 , 是符合 Rosen 的結(jié)論的｡根據(jù)表 2 中數(shù)據(jù) , 列出 logcmc 與碳原子數(shù)之間的關(guān)系式為 logcmc=2.5+0 ｡ ₁₅₈N, 其中 N 為碳原子數(shù) , 與用表面張力法測出的公式相差不大｡

2.2  β- 環(huán)糊精對C16NCl臨界膠束濃度的影響

　　從圖 3 ､表 4 數(shù)據(jù)還可知道 , 當(dāng) PEG分子量增大時(shí) , 相同濃度的 PEG 對 C1₆ NCl 的cmc的影響是分子量越大 , 影響越小 , 這也是由于上述原因造成的 , 因?yàn)楹?/SPAN> (W%) 相同的PEG分子量越大含有的OH 數(shù)目越少 , 移去的 H⁺數(shù)目也少 , 因而對 C₁₆NCl 的影響也越小｡