表面(mian)活性(xing)劑相互間或與其他(ta)化合(he)(he)物的配合(he)(he)使用稱為復配(pei)。在表面活性劑(ji)的(de)(de)增(zeng)(zeng)溶應用中，如果(guo)能夠選擇適宜的(de)(de)配伍，可(ke)以大(da)大(da)增(zeng)(zeng)加增(zeng)(zeng)溶能力，減少表面活性劑(ji)用量。
與(yu)中性無機鹽的(de)配伍：在離子(zi)表(biao)面(mian)活(huo)性(xing)劑溶(rong)液中加入可溶(rong)性(xing)的(de)中性(xing)無機鹽，增(zeng)(zeng)加了烴類增(zeng)(zeng)溶(rong)質(zhi)的(de)增(zeng)(zeng)溶(rong)量(liang)。相反對極性(xing)物質(zhi)的(de)增(zeng)(zeng)溶(rong)量(liang)降(jiang)低。
與有機添加(jia)劑的配伍(wu)：一般以(yi)碳原子在12以(yi)下的脂肪醇(chun)有較好效果。一些多元醇如果糖、木糖、山梨醇等也有類(lei)似效果。與之相(xiang)反(fan)，一些(xie)短(duan)鏈醇不僅不能與表面活性劑形成(cheng)混合膠束，還可能破壞膠束的形成(cheng)，如C1~C6的醇等。極性(xing)有機物如尿素(su)、N-甲基(ji)乙(yi)酰胺、乙(yi)二醇等均(jun)升高表面活性(xing)劑的臨界膠束濃度(du)。
與水溶性高(gao)分子的配(pei)伍(wu)：明膠、聚(ju)乙(yi)烯醇(chun)、聚(ju)乙(yi)二醇(chun)及聚(ju)維酮等水溶性(xing)高分子對表面(mian)活性(xing)劑(ji)分子有吸附作(zuo)用，減少(shao)溶液中游離(li)表(biao)面活性(xing)劑(ji)分子數(shu)量，臨界膠束濃度因此升高。
復配依據
表(biao)面(mian)活性(xing)劑復配的目的是達到加和增效作用，即協同效(xiao)應(ying)。即(ji)把不(bu)同類型的(de)表面活性(xing)劑(ji)人(ren)為(wei)地進(jin)行(xing)混合，得到(dao)的(de)混合物(wu)性(xing)能比原來單一組(zu)分的(de)性(xing)能更加優良，也就是通常(chang)所說的(de)“1+1> 2” 的(de)效果。
例(li)如：十(shi)二烷基硫酸(suan)鈉中混有少量的十(shi)二醇(chun)、十(shi)二酰醇(chun)胺等物質(zhi)，可改善其(qi)在洗(xi)(xi)滌劑配(pei)方中(zhong)的起泡、洗(xi)(xi)滌、降低表(biao)面張(zhang)力、乳化等性(xing)能。
表面活性(xing)劑的復配可(ke)以產生加和效(xiao)應，已經(jing)應用到(dao)了實際的生產中(zhong)，但(dan)其基礎理論方面的研究仍只是(shi)近(jin)幾年(nian)的事(shi)，其結果可以為(wei)預(yu)測(ce)表面活性劑(ji)的加(jia)和增(zeng)效(xiao)行為提供(gong)指導，以便得到最佳復配(pei)效(xiao)果。但其(qi)研(yan)究仍處于初(chu)級(ji)階段(duan)，主要(yao)集中在(zai)雙(shuang)組(zu)分復(fu)配體(ti)系。
在復配體(ti)系中，不同類型和結構的(de)表(biao)面活(huo)性劑分子間的相互作用(yong)，決定了整個體系的性能和復配效果，因(yin)此掌握表面(mian)活性(xing)劑(ji)分子間相(xiang)互作用是研究(jiu)表面(mian)活性(xing)劑(ji)復(fu)配的基礎。
表面活性劑分子間的相互作用參數
表面(mian)活性劑的兩個最基(ji)本性質是表(biao)(biao)面活(huo)性劑的(de)表(biao)(biao)面吸附及膠束(shu)的(de)形成。因(yin)此，加和(he)增效的(de)(de)產生(sheng)(sheng)首先(xian)會改(gai)變體系(xi)的(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian)張力和(he)臨(lin)界(jie)(jie)膠束(shu)(shu)濃度。一般情況下，當兩種表(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)性劑產生(sheng)(sheng)復配效應(ying)時(shi)，其(qi)混(hun)合體系(xi)的(de)(de)臨(lin)界(jie)(jie)膠束(shu)(shu)濃度并不等于二者臨(lin)界(jie)(jie)膠束(shu)(shu)濃度的(de)(de)平均值，而是(shi)小于其(qi)中(zhong)任何一種表(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)性劑單獨使用(yong)的(de)(de)臨(lin)界(jie)(jie)膠束(shu)(shu)濃度。造成這種情況的(de)(de)原因(yin)就(jiu)是(shi)表(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)性劑分(fen)子(zi)間的(de)(de)相互作(zuo)用(yong)。
復配使用(yong)的(de)兩種表(biao)面(mian)(mian)活(huo)性劑，會在(zai)表(biao)面(mian)(mian)上(shang)形成(cheng)混(hun)(hun)合單分(fen)子吸附層(ceng)，在(zai)溶液內(nei)部(bu)形成(cheng)混(hun)(hun)合膠束(shu)。無論(lun)是混(hun)(hun)合單分(fen)子吸附層(ceng)還是混(hun)(hun)合膠束(shu)，兩種表(biao)面(mian)(mian)活(huo)性劑分(fen)子間均存在(zai)相(xiang)互作用(yong)。其(qi)相(xiang)互作(zuo)用的(de)形(xing)式和大小(xiao)可(ke)用分子間相(xiang)互作(zuo)用參數(shu)β表示。
表面活(huo)性(xing)劑分子間(jian)的相互作用(yong)參數β值和(he)兩種表面活(huo)性(xing)劑混合的自由能有關(guan)，β值(zhi)(zhi)為負值(zhi)(zhi)表示兩種分子相互(hu)吸引； β值(zhi)(zhi)為正值(zhi)(zhi)時(shi)，表示兩種分子相(xiang)互排斥;；β值接(jie)近0時，表明兩種分子間幾乎(hu)沒有(you)相(xiang)互作用，近乎于理想混合。許多學者通過大量(liang)實驗和計算發現β值一般在(zai)-2 (弱排斥(chi))到-40 (強吸引(yin))之間。
影響分子間相互作用參數的因素
大(da)部分混合體系的β值(zhi)為負值(zhi)，即兩(liang)種(zhong)表面活(huo)性劑分子間是相互吸引(yin)的作用。這種吸引(yin)力主要來源于分子間的靜電引(yin)力，與表(biao)面活性劑分子結構(gou)密切相(xiang)關，并(bing)受溫度(du)及電解質等外界(jie)因素的影響。
表面活性劑離(li)子(zi)類型的影響
不(bu)同類型表面活性劑分子間(jian)的相互作用(yong)大(da)小不(bu)同，其大(da)小次序為陰離子-陽離子型＞陰離子-兩性型＞離子型-聚氧乙烯非離子型＞甜菜堿兩性型-陽離子型＞甜菜堿兩性型-聚氧乙烯非離子型＞聚氧乙烯非離子型-聚氧乙烯非離子型。
由于(yu)加(jia)和增(zeng)效產(chan)生的(de)概率(lv)隨著兩種表(biao)面活性劑(ji)分子間相(xiang)互作用力(li)的(de)增(zeng)加(jia)而增大，因此與陰(yin)離子表(biao)面(mian)活(huo)性劑(ji)產生加(jia)和(he)增效可(ke)能性最大的是陰(yin)離子-陽離(li)(li)(li)子(zi)和陰離(li)(li)(li)子(zi)-兩性離(li)(li)(li)子(zi)表面活性劑復配(pei)體系。而(er)陽離子-聚氧乙烯(xi)型非離子和陰離子-陰離子復配(pei)體系只有在兩種表面活性劑具(ju)有特定(ding)結(jie)構時才可能發生加和增效作用。
疏水基(ji)團的影(ying)響(xiang)
隨表面活性(xing)劑疏水基(ji)碳鏈長(chang)度的(de)增加，β會變得更負，當兩種表面活性(xing)劑碳鏈長度相(xiang)等時，混合單(dan)分子層中分子間的(de)相(xiang)互作用(yong)參數最大，吸引力最強。而(er)(er)混合膠束中的β值則隨(sui)著碳鏈長度的總和的增加(jia)而(er)(er)增加(jia)。
介質PH值(zhi)的影響
兩性表面活性劑在水溶液中的例子類型隨介質PH值的變(bian)化而有所不同。當溶(rong)液PH值(zhi)低(di)于等電(dian)點時，以陽(yang)離子形式存在，通過陽(yang)離子與陰離子表(biao)面活性劑發生作(zuo)用。因此當(dang)介質的堿性或PH值增加，兩性表面活(huo)性劑逐漸轉變(bian)為電(dian)中性(xing)分子，甚至于(yu)負離(li)子，與陰離(li)子表面活性(xing)劑的相互作(zuo)用力降低。
基(ji)于同樣的原因，兩性(xing)表面活性(xing)劑本(ben)身堿性(xing)較低(di)，獲得質子的能力差，則(ze)與陰離子型表面活性劑的相互作(zuo)用也較低。
添加(jia)無機電解質(zhi)的(de)影(ying)響
無機電(dian)解質的天加(jia)，會(hui)使離(li)(li)子(zi)(zi)型表(biao)面(mian)(mian)活(huo)性劑與(yu)聚氧(yang)乙烯型非離(li)(li)子(zi)(zi)表(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑混合(he)體(ti)系中分子(zi)間相互作(zuo)用力降低，這說明(ming)此(ci)兩類表面活性(xing)劑分子(zi)間(jian)存在(zai)著靜電力的(de)作用。
溫度的影(ying)響(xiang)
通常情況下，在10-40℃范圍內，分子間的作(zuo)用(yong)力隨溫度的升高而降低。
相互作用參數β的意義
相互作(zuo)用參數β的受(shou)很多因素的影響。了(le)解了(le)該參數的(de)含義和影響因素后，需進(jin)一(yi)步利用它判斷兩(liang)種表面活性劑之間(jian)混合后是否存在復配效應，若存在加和增效作用，兩(liang)者產生最大加和效應時的(de)摩爾比例及該體系的(de)性質(zhi)又如何。此(ci)即引入相互作用參數β的意義。
產生加和增效作用的判據
表(biao)面活性(xing)劑最基本的性(xing)質是(shi)降低(di)表(biao)面張力和形成膠束(shu)，衡量表(biao)面活性(xing)劑活性(xing)大小主要是考察(cha)其溶(rong)液表(biao)面張力降低的程(cheng)度和臨界膠(jiao)束濃(nong)度的大小。一般情況下，性能優良的表面(mian)(mian)活性劑能夠在較(jiao)低的濃度(du)下，使溶液的表面(mian)(mian)張力下降到很低的程度(du)并形成膠束。
降低表面張力
在降低(di)表面(mian)張力方面(mian)，加和(he)增效作用是指使溶液(ye)的表面(mian)張力降低(di)到一定程度時(shi)，所(suo)需的(de)兩種表面活性劑的(de)濃(nong)度之(zhi)和低于單(dan)獨(du)使用復配體系(xi)中的(de)任何一種表面活性劑所需的(de)濃度。如(ru)果這個濃度高(gao)于(yu)其中任(ren)何一種表面活(huo)性(xing)劑所需的濃度，則說明產(chan)生了負的加和增效作用(yong)。
形成混合膠束(shu)
當(dang)復配(pei)體系水溶液形成混合膠束的(de)臨界膠束濃度低于其中任何一種(zhong)單一表面活性劑的臨界膠束濃度(du)時，即稱(cheng)為(wei)產生正加和增(zeng)效作用;如(ru)果混合(he)物的臨界(jie)膠束濃度比任(ren)何一種單一組分的高，則(ze)稱產生負加和增效作用。
綜(zong)合(he)考慮
將(jiang)降低表面(mian)張力和(he)形成混合(he)膠束綜合(he)起來看，正加和(he)增效是指兩種表面(mian)活性劑的復配體系在(zai)混(hun)合(he)膠束(shu)的臨(lin)界膠束(shu)濃度時(shi)的表面張(zhang)力低于其中任(ren)何一(yi)種表面活(huo)性劑在其臨界膠(jiao)束濃(nong)度(du)時(shi)的表面張力，相反則產生(sheng)負加和增效作用(yong)。
由此可以看出，引入分子間(jian)相互作(zuo)用參(can)數(shu)后，可以定性地了解兩種表面活性劑分子間的作(zuo)用(yong)情況，是(shi)相互吸引還是(shi)相互排(pai)斥，作(zuo)用(yong)力(li)的強弱如何(he)。并可通過相(xiang)關公式計(ji)算并判(pan)斷出兩種(zhong)表面活性劑混合后是否產(chan)生復配效(xiao)應(ying)，并可(ke)進(jin)一步求出(chu)產(chan)生最大加和效(xiao)應(ying)時復配體系的組成，即(ji)兩(liang)種表(biao)(biao)面活性(xing)劑的復配比例，這為表(biao)(biao)面活性(xing)劑復配的應用提供了理論(lun)指(zhi)導。
表面活性劑的復配體系
除降低表面張力和膠束的形成外，在實際應用中，表面活性劑還有(you)很多重要的作(zuo)用(yong)(yong)，如洗滌作(zuo)用(yong)(yong)、發泡作(zuo)用(yong)(yong)、增(zeng)溶作(zuo)用(yong)(yong)和潤濕作(zuo)用(yong)(yong)等(deng)。在這些方面(mian)的加和增效作用的仍沒有成熟的理論指導(dao)，但實際應用中已(yi)總結出了一(yi)些經驗，即加和增(zeng)效往往與(yu)表面張力降(jiang)低或(huo)形成膠束方面存在著一(yi)定的關系。
陰離(li)子(zi)-陰離(li)子(zi)表面活性(xing)劑(ji)復配(pei)體系
此類(lei)復(fu)配體系若產(chan)生(sheng)加和增效作用，會使(shi)表面(mian)張力降的更低，使(shi)洗滌(di)性、去污性(xing)及潤濕性(xing)和乳化性(xing)均有提高，而克拉(la)夫特點則會(hui)降低。但需(xu)要指出的(de)是這一體系的(de)復配(pei)，只有在具有特定結構時才會產(chan)生(sheng)加和增效作用(yong)。
陰離子(zi)-陽離子(zi)表面活性劑(ji)復配體系(xi)
陰(yin)離子-陽離子表面(mian)活性劑(ji)分子間的相互作用力(li)較強，他們的復配體系(xi)在(zai)降低表面張力、混(hun)合膠(jiao)束(shu)的形成方面都(dou)顯(xian)示了較強的加和(he)增效作(zuo)用，在潤(run)濕性(xing)能、穩泡性(xing)能和乳化性(xing)能等方面也有較大的提高。目前這一類復配體(ti)系已經在(zai)纖(xian)維和(he)(he)織(zhi)物的(de)柔軟和(he)(he)抗靜電處理、泡沫和(he)(he)乳液的(de)穩定等方面得到了較為廣泛的應用。
但應當注(zhu)意的是這兩類表面活(huo)性劑復配(pei)時,容易生成不溶(rong)性(xing)的鹽(yan)從(cong)溶(rong)液中析(xi)出，從(cong)而失去表面活(huo)性(xing)，因此應慎重選擇表面活性劑的品種。
陰離(li)子-兩性(xing)表面活性(xing)劑復配體系
這(zhe)一體系兩(liang)種表(biao)面活性劑分子的作(zuo)用(yong)方(fang)式與介質的酸堿性有關，泡(pao)沫高度(du)存在最大(da)(da)值(zhi)，降低表面張力性質上也(ye)出現最大(da)(da)加和增(zeng)效作(zuo)用。
陰離子-非離子表面活性劑復配體(ti)系
此類復(fu)配(pei)體系既(ji)可能提高也可能降低膠束的增溶作(zuo)用。不(bu)同增溶效果(guo)的出現與兩(liang)種表面活性劑分子的相(xiang)互作用(yong)和混合膠(jiao)束的形式有關(guan)。一般認為，當非離子表面(mian)活性劑的烴鏈較長、環氧(yang)乙烷(wan)加成數(shu)較小時，與陰(yin)離子表面活性劑復(fu)配容(rong)易形成混(hun)合(he)膠束。而(er)當(dang)烴(jing)鏈較(jiao)短、環氧乙烷(wan)加成數較大時，則容易形成富陰(yin)離(li)子表面活性(xing)劑(ji)和富非離(li)子表面活性(xing)劑(ji)兩(liang)類膠束，他們在溶液中共存(cun)。
陽離(li)(li)子非離(li)(li)子表面活性劑復配體系
在(zai)陽(yang)離子表(biao)面活性(xing)劑溶液中加入非離子表(biao)面活性(xing)劑，可以使(shi)臨界膠束(shu)濃度顯著(zhu)降低(di)。是陽離子(zi)表面活性(xing)劑的(de)離子(zi)基團(tuan)與非離子(zi)表面活性(xing)劑的(de)極性(xing)聚氧乙烯基相互(hu)作用的結果。
非(fei)離(li)子(zi)-非(fei)離(li)子(zi)表(biao)面活(huo)性劑復(fu)配體系
多數聚氧乙烯非離(li)子表面(mian)活性劑(ji)本(ben)身便是混(hun)合(he)物(wu)，其(qi)性質(zhi)與單一(yi)物(wu)質(zhi)有較大差別，通常疏水基相同、環氧乙(yi)烷加成數(shu)相近的兩種非離子表面活性(xing)劑(ji)混(hun)(hun)合時(shi)，近乎理想溶液，容(rong)易(yi)形成混(hun)(hun)合膠(jiao)束，其混(hun)(hun)合物的親水性(xing)相當于這兩種物質的平均(jun)值，當兩種表面(mian)活(huo)性劑的環氧乙烷(wan)加成數和親水性相差較大時，混(hun)合物的(de)親(qin)水性高于二者(zhe)的(de)平均值，油(you)溶性的(de)品種有可能增(zeng)溶于(yu)水溶性表面活(huo)性劑的膠束中。
總之(zhi)，復(fu)配產生加和增效作用時，會使表面活性(xing)(xing)劑的各(ge)種性(xing)(xing)能得到改善和提(ti)高(gao)。隨著這方(fang)面理論的深(shen)入，應用將(jiang)越(yue)來越(yue)廣，并在國(guo)民經濟的各(ge)個領域發揮更大的作用。
轉載自：化工好料到
來源：表面活性劑發展中心
