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氟硅表面活性劑(FSS)水溶液表面張力、發(fā)泡力、乳化力測(cè)定(三)

來源:陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào) 瀏覽 502 次 發(fā)布時(shí)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(dòng)峰;而在2965——2873(m,vC-H,CH3、CH2)、1456(w,δC-H,CH3、CH2)cm-1處峰變寬增強(qiáng),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(dòng)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,歸因于聚醚基被引入FPHMS中后導(dǎo)致~C2H4CF3、(CH3)3SiO-、~Si(CH3)2O-在整個(gè)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(dòng)吸收峰,它與聚硅氧烷在1027 cm-1——1068 cm-1特有的Si-O-Si伸縮振動(dòng)吸收峰部分重疊,引起Si-O-Si峰形發(fā)生變化;1456 cm-1、1350 cm-1和953 cm-1三處為聚醚鏈節(jié)~[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(dòng)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(dòng)吸收峰沒有出現(xiàn),均可說明FPHMS和烯丙基聚醚之間的硅氫加成反應(yīng)確實(shí)發(fā)生。證明烯丙基聚醚接枝到FPHMS分子鏈上,檢測(cè)表明合成達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)物FSS.


2.2 FSS的界面性能


FSS的質(zhì)量濃度(ρ)對(duì)其在水中的表面張力(γ)的影響如圖2所示。

圖2 FSS的質(zhì)量濃度與其水溶液表面張力的關(guān)系


由圖2可看出,曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)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(shí)表面張力(γcmc)為23.5 mN·m-1.由此可見,合成的FSS能使水的表面張力由約72 mN·m-1降至23.5 mN·m-1,說明該表面活性劑表面活性優(yōu)良。


2.3 FSS的泡沫性能


發(fā)泡力和穩(wěn)泡性是描述表面活性劑溶液泡沫性能的重要指標(biāo),采用振蕩法測(cè)定FSS的泡沫性能,并與SDS、CTAB進(jìn)行比較,結(jié)果見表1.


由表1可見,與陰離子表面活性劑SDS、陽離子表面活性劑CTAB相比,合成的氟硅表面活性劑FSS,無論在發(fā)泡力還是穩(wěn)泡性方面,都有明顯不同。FSS的泡沫性能較弱,特別是泡沫產(chǎn)生后易消失,屬低泡性表面活性劑,有利于在溢流噴射等紡織工序及要求泡沫性能不高的場(chǎng)合中應(yīng)用。

表1 FSS與SDS、CTAB的發(fā)泡力和穩(wěn)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面活性劑的重要性能指標(biāo),表2列出了FSS的乳化力和增溶力測(cè)試結(jié)果,并與SDS、CTAB的性能進(jìn)行對(duì)比。

表2 FSS的乳化力和增溶力


由表2可看出,F(xiàn)SS對(duì)苯的增溶力為13.7,比十二烷基硫酸鈉(SDS)對(duì)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(dāng)。對(duì)煤油的乳化力,CTAB最好,SDS次之,F(xiàn)SS最低。但對(duì)50#機(jī)油的乳化力,SDS很好,F(xiàn)SS次之,CTAB的要差些。而對(duì)苯的乳化力,SDS要稍好些,F(xiàn)SS與CTAB的相仿。說明乳化煤油時(shí),F(xiàn)SS不如SDS和CTAB,而乳化50#機(jī)油時(shí),F(xiàn)SS比CTAB的要好,但大不如SDS的;乳化苯時(shí),F(xiàn)SS比SDS的稍差,與CTAB的相仿。


2.5 FSS在硬水中的穩(wěn)定性


參照GB 7381-87所述方法,對(duì)合成得到的氟硅表面活性劑FSS在硬水中的穩(wěn)定性進(jìn)行了測(cè)定,結(jié)果如表3.

表3硬水中穩(wěn)定性測(cè)定數(shù)據(jù)


由表3知,F(xiàn)SS在硬水中的評(píng)分總和為75,可得出氟硅表面活性劑FSS的平均穩(wěn)定性為5級(jí),另外,F(xiàn)SS在硬水中的每組評(píng)分值和均為25,從差示穩(wěn)定性評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)可知,F(xiàn)SS的差示穩(wěn)定性也為5級(jí)。綜合評(píng)定分析表明:FSS在硬水中的穩(wěn)定性很好。


3結(jié)論


(1)1,3,5-三甲基~1,3,5-三(3′,3′,3′~三氟丙基)環(huán)三硅氧烷(D3F)、八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)、四甲基環(huán)四硅氧烷(D4H)、六甲基二硅氧烷(MM)、烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚(F6)經(jīng)酸催化開環(huán)聚合反應(yīng)、硅氫加成反應(yīng)合成出了一種新型氟硅表面活性劑(FSS)。用紅外光譜(IR)確證合成的產(chǎn)物為預(yù)期的FSS.


(2)FSS水溶液的臨界膠束濃度(cmc)為1.0 g·L-1,cmc處的表面張力(γcmc)為23.5 mN·m-1.與陰離子表面活性劑SDS和陽離子表面活性劑CTAB相比,F(xiàn)SS的泡沫性能較弱,泡沫產(chǎn)生后較易消失。


(3)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的FSS水溶液對(duì)苯的増溶力為13.7,對(duì)煤油、50#機(jī)油和苯的乳化力分別是9 s、27 s和28 s,F(xiàn)SS在硬水中的穩(wěn)定性很好達(dá)5級(jí)。


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