近年來，人們發(fā)現(xiàn)氧乙烯基(EO)的引入大大提高了表面活性劑的耐溫耐鹽等性能。文獻(xiàn)中對烷基鏈相同但氧乙烯基數(shù)不同的同系列表面活性劑研究相對較少，本工作通過對實(shí)驗(yàn)室合成的3種不同聚合度的脂肪醇聚醚磺酸鹽的界面性能、耐溫耐鹽等性能進(jìn)行對比，探究了在疏水鏈不變的情況下聚合度變化對表面活性劑界面性能的影響。

界面張力

在50℃，用XZD-5型旋轉(zhuǎn)滴超低界面張力測定儀測定煤油與表面活性劑水溶液的界面張力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

由圖1可以看出，隨著測試時(shí)間的推移，脂肪醇聚醚磺酸鹽與煤油之的界面張力逐漸減小并趨于穩(wěn)定。3種表面活性劑界面張力隨聚合的增大先減小后增大，其中AESO-3界面張力值最大，AESO-6界面張力值最小為6.03×10-2mN/m。

圖1 AESO-n水溶液與煤油的界面張力隨時(shí)間的變化

非離子-陰離子表面活性劑中引入的EO基團(tuán)能夠改變其親水親油平衡，親水親油平衡值(HLB)決定其能否在油水界面形成穩(wěn)定的吸附膜。HBL值偏大或偏小時(shí)，表面活性劑分子在水相或油相中溶解度過大，不易在油水界面吸附產(chǎn)生低界面張力。EO聚合度較小時(shí)其在分子中主要體現(xiàn)疏水作用，所以AESO-3表面活性劑HBL值偏小，在油相中的溶解度過大不利低界面張力的形成；隨著EO聚合度的增大，EO基團(tuán)親水性增強(qiáng)，HBL值增大，界面張力降低；隨著聚合度繼續(xù)增加，表面活性劑在水中的溶解度增加，同時(shí)氧乙烯鏈在油水界面吸附時(shí)，鏈段之間相互交錯(cuò)更容易以卷曲的形式存在[14]，二者共同作用導(dǎo)致界面張力有增大的趨勢。表面活性劑的HBL值可以由下式估算，常見HBL基團(tuán)數(shù)見表1。

HBL=7+∑(親水基團(tuán)數(shù))-∑(親油基團(tuán)數(shù))

耐溫性

實(shí)驗(yàn)測定了3種表面活性劑在不同溫度下3 h末的界面張力穩(wěn)定值，結(jié)果見表2。

從表2可以看出，AESO-3界面張力值隨著溫度的升高而增加，AESO-6和AESO-9界面張力值始終保持在10-2mN/m數(shù)量級，說明隨著EO聚合度的增加表面活性劑的耐溫性能提高。這主要是脂肪醇聚醚磺酸鹽在形成膠束時(shí)烷基鏈向內(nèi)、聚氧乙烯鏈向外并與水分子之間形成氫鍵，增強(qiáng)了表面活性劑分子的親水性，高溫會(huì)破壞聚氧乙烯鏈與水分子之間的氫鍵作用導(dǎo)致親水性下降。隨著聚合度的增加表面活性劑分子與水分子之間氫鍵數(shù)增多，使得表面活性劑在高溫下也具有較好的界面性能。

耐鹽性

從圖2可以看出，隨著礦化度的增加，AESO-3的界面張力先降低后升高，AESO-6和AESO-9界面張力降低到平衡值后基本保持穩(wěn)定，在礦化度達(dá)到120 000 mg/L時(shí)界面張力仍能達(dá)到10-2mN/m數(shù)量級，這說明EO聚合度的增加提高了脂肪醇聚醚磺酸鹽的耐鹽性能。這一現(xiàn)象可以用無機(jī)鹽對表面活性劑在溶液中的聚集形態(tài)的影響來解釋[15]。通常表面活性劑中的雙親基團(tuán)各自趨向于自身親和力強(qiáng)的溶液中，在油水界面規(guī)則排列形成一層親水基向外、憎水基向內(nèi)的薄層，溶液中濃度達(dá)到一定時(shí)，表面活性劑分子發(fā)生聚集形成膠束。加入適量無機(jī)鹽，無機(jī)鹽正離子受靜電作用會(huì)在親水基附近聚集能夠降低親水基之間的靜電排斥、改變表面活性劑在界面的堆積形態(tài)，從而降低油水界面張力；隨著無機(jī)鹽濃度繼續(xù)增大，無機(jī)鹽離子對表層進(jìn)一步壓實(shí)，油相無法進(jìn)入膠束中導(dǎo)致界面張力增大。而對于非離子-陰離子表面活性劑，中性親水基團(tuán)EO的引入減弱了無機(jī)鹽對界面親水基的靜電作用，從而使其在礦化度較高的時(shí)候仍然能夠保持良好的界面活性。