表面活(huo)性(xing)劑相互(hu)間或(huo)與其他化合(he)物(wu)的配(pei)合(he)使用稱為復配。在表(biao)面(mian)活性劑的增(zeng)溶(rong)應用(yong)中(zhong)，如果能夠(gou)選擇適宜(yi)的配伍，可以(yi)大大增(zeng)加增(zeng)溶(rong)能力，減少表(biao)面(mian)活性劑用(yong)量。
與中性(xing)無機鹽(yan)的(de)配伍：在離子表(biao)面活性劑(ji)溶液(ye)中(zhong)加(jia)入可溶性的(de)中(zhong)性無機鹽(yan)，增(zeng)加(jia)了烴類增(zeng)溶質(zhi)的(de)增(zeng)溶量。相(xiang)反對極(ji)性物質(zhi)的(de)增(zeng)溶量降(jiang)低。
與有機添(tian)加劑的配(pei)伍：一般以(yi)碳原(yuan)子在12以(yi)下(xia)的(de)脂肪醇有較(jiao)好(hao)效果。一些多元醇如果糖、木糖、山(shan)梨(li)醇等也有類似(si)效(xiao)果。與之相反，一些短(duan)鏈(lian)醇不僅(jin)不能(neng)與表面(mian)活(huo)性劑形成混合膠束(shu)，還可能(neng)破壞膠束(shu)的(de)形成，如C1~C6的(de)醇等。極(ji)性(xing)有機物(wu)如(ru)尿素(su)、N-甲基(ji)乙酰胺、乙二醇等均(jun)升(sheng)高(gao)表面活性(xing)劑(ji)的臨(lin)界膠束濃(nong)度。
與(yu)水溶性高分子的(de)配伍：明膠、聚乙烯醇、聚乙二醇及聚維(wei)酮(tong)等(deng)水溶性(xing)高(gao)分子對表(biao)面活性劑分(fen)子有(you)吸附作用，減少(shao)溶液中游離表面活性劑分(fen)子數量，臨(lin)界(jie)膠束(shu)濃度因此升(sheng)高。
復配依據
表(biao)面活性(xing)劑復配(pei)的(de)目的(de)是達(da)到加(jia)和增(zeng)效(xiao)作用，即(ji)協同效(xiao)應。即把(ba)不同類型(xing)的(de)(de)表面活性(xing)劑人為地進行混合(he)(he)，得到的(de)(de)混合(he)(he)物性(xing)能比原來(lai)單一(yi)組分的(de)(de)性(xing)能更加優良(liang)，也就是通(tong)常所說的(de)(de)“1+1> 2” 的(de)(de)效果。
例如：十(shi)(shi)二(er)(er)烷(wan)基硫酸鈉中(zhong)混有少量的十(shi)(shi)二(er)(er)醇、十(shi)(shi)二(er)(er)酰醇胺等物質，可(ke)改善其(qi)在洗滌(di)劑配方(fang)中的起泡、洗滌(di)、降低表面張(zhang)力、乳化等(deng)性能。
表面活性劑的復配可以產(chan)生加(jia)和效應，已經應用到了實(shi)際(ji)的生產(chan)中，但(dan)其基(ji)礎(chu)理論(lun)方面的研究仍只是(shi)近(jin)幾年的事，其結果(guo)可以為預測表(biao)面活性劑的加(jia)和增(zeng)效行為提供指導(dao)，以便得到最(zui)佳復配效果。但(dan)其研究(jiu)仍處于初級(ji)階(jie)段(duan)，主要集(ji)中在雙組分復配(pei)體(ti)系。
在復配(pei)體系中，不同類型(xing)和結(jie)構的表面活(huo)性劑分子間的(de)相互(hu)作用，決定了整(zheng)個體系(xi)的(de)性能和復(fu)配效果，因此掌握(wo)表(biao)面(mian)活性劑分(fen)子間相互作(zuo)用是研究(jiu)表(biao)面(mian)活性劑復(fu)配(pei)的基(ji)礎。
表面活性劑分子間的相互作用參數
表面(mian)活性(xing)劑(ji)的兩個最(zui)基(ji)本(ben)性(xing)質(zhi)是表面(mian)(mian)活(huo)性劑的(de)表面(mian)(mian)吸附及膠束(shu)的(de)形成。因此，加和(he)(he)增效的(de)產生首先會改變體(ti)系的(de)表(biao)面(mian)(mian)張力和(he)(he)臨界膠(jiao)(jiao)束(shu)濃度。一般情況下(xia)，當兩種表(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)產生復配(pei)效應時，其(qi)混合體(ti)系的(de)臨界膠(jiao)(jiao)束(shu)濃度并不等于二者臨界膠(jiao)(jiao)束(shu)濃度的(de)平均值，而是小于其(qi)中任何一種表(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)單獨(du)使用的(de)臨界膠(jiao)(jiao)束(shu)濃度。造成這(zhe)種情況的(de)原因就是表(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)分子間的(de)相互作(zuo)用。
復配使(shi)用的兩(liang)種表面活(huo)性劑(ji)，會在表面上形(xing)(xing)成混合(he)單分子吸附層(ceng)，在溶液內部形(xing)(xing)成混合(he)膠束(shu)。無論是混合(he)單分子吸附層(ceng)還是混合(he)膠束(shu)，兩(liang)種表面活(huo)性劑(ji)分子間均(jun)存在相互作用。其相互作用的形式和大小可用分(fen)子間(jian)相互作用參數β表示。
表面活(huo)性(xing)劑(ji)分子間的相互(hu)作用參(can)數β值和兩種表面活(huo)性(xing)劑(ji)混合的自由能有關，β值(zhi)(zhi)為負(fu)值(zhi)(zhi)表(biao)示兩種分(fen)子相互吸引； β值(zhi)(zhi)為正值(zhi)(zhi)時，表(biao)示兩種分子相互排斥;；β值(zhi)接近0時，表明兩種分子間幾乎沒(mei)有相互作用，近乎于理(li)想混合。許多(duo)學者通過大量實驗和計算發現β值一般在-2 (弱排斥(chi))到-40 (強(qiang)吸引)之間。
影響分子間相互作用參數的因素
大部分混合體系的β值(zhi)為負值(zhi)，即兩種表面(mian)活性劑(ji)分子間是相互吸引的作用。這種(zhong)吸(xi)引力主(zhu)要(yao)來源于分子間的靜電引力，與表(biao)面活(huo)性劑分子結構密(mi)切相關，并(bing)受溫度及電解質等(deng)外界因素(su)的影響。
表(biao)面(mian)活性劑離子類型的影響
不同(tong)類型表面(mian)活性劑分(fen)子間(jian)的相互作用大(da)小(xiao)不同(tong)，其(qi)大(da)小(xiao)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。
由于加(jia)和增效(xiao)產生的概(gai)率隨著(zhu)兩種(zhong)表面(mian)活性劑(ji)分(fen)子間相互作(zuo)用(yong)力的增加(jia)而增大(da)，因此與陰(yin)離子(zi)表面活性劑產(chan)生加(jia)和增效可能性最(zui)大(da)的(de)是(shi)陰(yin)離子(zi)-陽離(li)(li)子和陰離(li)(li)子-兩性(xing)離(li)(li)子表面活性(xing)劑復配體系。而(er)陽離(li)子-聚氧乙烯型非離子(zi)(zi)和陰(yin)(yin)離子(zi)(zi)-陰(yin)(yin)離子(zi)(zi)復(fu)配體系只(zhi)有在(zai)兩種表面活性劑具(ju)有特定結構時才可能發生加和(he)增效作(zuo)用(yong)。
疏水基團的影響
隨(sui)表面活性(xing)劑疏水基碳(tan)鏈長度的增加，β會變得(de)更負，當兩種表面活性(xing)劑碳(tan)鏈長度相(xiang)等時，混合單(dan)分(fen)子(zi)層中分(fen)子(zi)間(jian)的相(xiang)互作用參數最大，吸引力最強。而(er)混合膠束中的β值(zhi)則(ze)隨著(zhu)碳鏈長度的總(zong)和的增加而(er)增加。
介(jie)質(zhi)PH值的影響(xiang)
兩性表面活性劑在水溶液中的例子類(lei)型隨(sui)介(jie)質PH值的變化而有所不同。當(dang)溶液PH值低(di)于(yu)等電點(dian)時，以陽離子(zi)形(xing)式存在(zai)，通過陽離子(zi)與陰(yin)離子(zi)表面(mian)活性(xing)劑發(fa)生(sheng)作用(yong)。因此當(dang)介質的堿(jian)性或PH值增加，兩性表面活(huo)性劑逐漸(jian)轉變為電中性分子(zi)，甚至于(yu)負離(li)子(zi)，與陰離(li)子(zi)表面活性劑的相(xiang)互(hu)作用力降低(di)。
基于同(tong)樣(yang)的原因，兩(liang)性表面活性劑(ji)本(ben)身堿性較低，獲得質子的能力(li)差，則與陰離子型表面(mian)活(huo)性劑的相互作用也較低。
添加無機(ji)電(dian)解(jie)質的影響
無機電解質(zhi)的天(tian)加，會使離(li)子型(xing)表面活性(xing)劑與(yu)聚氧乙烯(xi)型(xing)非離(li)子表面活性(xing)劑混合體系(xi)中(zhong)分子間(jian)相互作用力降低，這說明此兩類(lei)表(biao)面活性(xing)劑分子間存在著(zhu)靜電力的作用。
溫度的影(ying)響
通常情況下，在10-40℃范(fan)圍內(nei)，分子間的(de)作用力隨溫度的(de)升高而降低。
相互作用參數β的意義
相互作用(yong)參數β的受(shou)很多因素(su)的影響。了解(jie)了該(gai)參數的(de)含義和影響因素后，需(xu)進一(yi)步利用它判斷兩種表面(mian)活性劑之間混合后是否(fou)存在復配效應(ying)，若存在加(jia)和增效作(zuo)用，兩者產生最大加(jia)和效應(ying)時的(de)摩爾(er)比例及該(gai)體(ti)系的(de)性質(zhi)又如何。此(ci)即引入(ru)相互(hu)作用參數β的意義。
產生加和增效作用的判據
表面(mian)活性劑最基本的性質是降低表面(mian)張力和形成(cheng)膠束，衡量表面(mian)活性劑活性大小主要(yao)是(shi)考察其溶(rong)液表面張力降低的程度和臨界(jie)膠束濃度的大小。一般情況下，性能優良的表面(mian)活(huo)性劑能夠在較低(di)(di)的(de)(de)濃度下(xia)，使溶液的(de)(de)表面(mian)張力下(xia)降到很低(di)(di)的(de)(de)程度并形成(cheng)膠束。
降低表面(mian)張力
在降低表(biao)面張力(li)(li)方面，加和增效(xiao)作用是指使溶液的表(biao)面張力(li)(li)降低到(dao)一定(ding)程(cheng)度(du)時，所需的兩種表面活性劑的濃(nong)度(du)之和低于(yu)單獨使(shi)用復配體(ti)系(xi)中的任何(he)一(yi)種(zhong)表(biao)面活性劑所需(xu)的濃度。如果(guo)這個濃度高于其中任何一(yi)種表(biao)面活性劑所需(xu)的(de)濃度，則說明產生了負(fu)的(de)加和增效作(zuo)用(yong)。
形成混(hun)合膠束
當復配體(ti)系水溶液形(xing)成(cheng)混(hun)合膠束的臨界膠束濃度低于其(qi)中(zhong)任何一種單一表面活性劑(ji)的臨界(jie)膠束濃度(du)時，即稱為產生正加和增效(xiao)作(zuo)用(yong);如果混合物(wu)的臨界膠束濃度比任何(he)一種(zhong)單(dan)一組分的高，則稱產(chan)生(sheng)負加和增效(xiao)作用(yong)。
綜合(he)考慮
將降低(di)表面張(zhang)力(li)和形成混合(he)膠束綜合(he)起來看，正加和增效是指(zhi)兩種表面活(huo)性劑的復配體系在混合膠(jiao)束(shu)的臨界膠(jiao)束(shu)濃度時的表面張力低于其中(zhong)任何一種(zhong)表面活性劑在其臨界(jie)膠束(shu)濃度(du)時的表面張力，相反則產生負加和增效作用。
由此可(ke)以看出，引入(ru)分子間相互(hu)作用參數后，可(ke)以定性(xing)地了(le)解兩種表面活性(xing)劑分子間的(de)作用(yong)情況(kuang)，是(shi)相(xiang)互(hu)(hu)吸引還是(shi)相(xiang)互(hu)(hu)排斥，作用(yong)力(li)的(de)強弱如何。并可(ke)通過相關公式計算并判(pan)斷出兩種表(biao)面(mian)活性劑(ji)混合后是(shi)否產(chan)生復配效應，并可進一(yi)步求出產生最大加(jia)和效應時復配體(ti)系的組(zu)成，即兩種表(biao)面(mian)活性(xing)劑的復配比例，這為表(biao)面(mian)活性(xing)劑復配的應用提供了(le)理論指(zhi)導(dao)。
表面活性劑的復配體系
除降低表面(mian)張力和(he)膠束的形成外，在(zai)實際應用中，表面(mian)活(huo)性劑(ji)還有很(hen)多(duo)重要的(de)作用，如洗滌(di)作用、發泡作用、增溶(rong)作用和潤濕作用等。在這(zhe)些方面的(de)加和增效(xiao)作(zuo)用(yong)的(de)仍沒有成熟的(de)理論(lun)指導(dao)，但實際應用(yong)中已總結出了一些經驗，即加和(he)增(zeng)效往往與表面張力降低或形成膠束(shu)方面存在著一定的關系。
陰離(li)子-陰離(li)子表面活性劑復配(pei)體系
此類復配體系(xi)若產生加和增效作用，會使(shi)表(biao)面張力降的(de)更低，使(shi)洗(xi)滌性、去污性及潤濕性和乳化性均有提高，而克拉夫(fu)特(te)點則(ze)會降(jiang)低。但需要指出的是(shi)這一體系(xi)的復配，只有(you)在(zai)具有(you)特定結構(gou)時才(cai)會(hui)產生加和(he)增效作用。
陰離(li)子(zi)-陽離(li)子(zi)表面活性劑(ji)復配體系
陰離子-陽離子表面活性劑分子間的相互作用力(li)較強(qiang)，他(ta)們的復配體系在降低表面張力、混合(he)膠束(shu)的形(xing)成方面都顯示(shi)了較強的加和增效作用(yong)，在(zai)潤(run)濕性(xing)能(neng)、穩泡性(xing)能(neng)和(he)乳化性(xing)能(neng)等(deng)方面也有較大的提高(gao)。目(mu)前這(zhe)一(yi)類復配體系已經在纖維和(he)(he)織物的柔軟和(he)(he)抗靜電處理、泡沫和(he)(he)乳液的穩定等方面得到(dao)了較(jiao)為廣泛的應用。
但應(ying)當注意的是(shi)這兩類表面活(huo)性劑復(fu)配時,容易生成不溶性的鹽從(cong)溶液中析(xi)出(chu)，從(cong)而失去表(biao)面活(huo)性，因此(ci)應慎重選(xuan)擇表(biao)面活性劑的(de)品(pin)種。
陰離子-兩性表面活性劑復配體(ti)系(xi)
這一體系兩種表面活性劑分(fen)子(zi)的作(zuo)用方式與(yu)介質的酸堿性有關，泡沫高度(du)存(cun)在最(zui)大值，降低表面張力性質上也出現(xian)最(zui)大加和增效作用(yong)。
陰離子-非離子表面(mian)活性劑復配體系
此類復配體系既可能提高也可能降低(di)膠束的增溶作(zuo)用。不同增溶效(xiao)果的出現與兩種表面活性劑分子(zi)的相互(hu)作用和混合膠束的形式有關。一般認為(wei)，當非離子(zi)表(biao)面活性劑的烴鏈較(jiao)長(chang)、環氧乙烷加成(cheng)數(shu)較(jiao)小時，與陰離子表面活性劑復配容易形成(cheng)混合(he)膠束。而當烴鏈較短、環(huan)氧乙(yi)烷加成數較大時，則容易形成(cheng)富(fu)陰離(li)子表(biao)面活性劑和富(fu)非離(li)子表(biao)面活性劑兩類(lei)膠束(shu)，他(ta)們在溶(rong)液中共存(cun)。
陽離子非離子表面活性劑復配體系
在(zai)陽離子(zi)表(biao)面活(huo)性劑溶(rong)液中(zhong)加入非離子(zi)表(biao)面活(huo)性劑，可以使(shi)臨界膠束濃度(du)顯著降低。是陽離子(zi)表(biao)面活性(xing)劑的離子(zi)基團與(yu)非離子(zi)表(biao)面活性(xing)劑的極性聚氧乙烯(xi)基相互作(zuo)用(yong)的結果(guo)。
非離(li)子(zi)-非離(li)子(zi)表面活(huo)性劑(ji)復配體系
多數聚氧乙烯(xi)非(fei)離(li)子表面活性(xing)(xing)劑本身便是混合(he)物，其性(xing)(xing)質與單一物質有較大差(cha)別，通常疏水基相同、環(huan)氧乙烷加(jia)成數相近的兩種非(fei)離子表面(mian)活(huo)性劑混(hun)合(he)時，近乎(hu)理想溶液(ye)，容易形(xing)成混(hun)合(he)膠束，其混(hun)合(he)物(wu)的親水性相當(dang)于(yu)這兩種(zhong)物(wu)質(zhi)的平均值，當(dang)兩種(zhong)表面活性劑的環(huan)氧乙烷加成數和親(qin)水性相差較(jiao)大(da)時，混合物的(de)(de)親水性高于二者(zhe)的(de)(de)平均值，油溶性的(de)(de)品種有可能增溶(rong)于水(shui)溶(rong)性表面活(huo)性劑的膠束(shu)中。
總之(zhi)，復配產生(sheng)加和增效作(zuo)用(yong)時，會使表面(mian)活性(xing)劑的(de)(de)各(ge)種性(xing)能得到改善和提高(gao)。隨著(zhu)這(zhe)方面(mian)理(li)論的(de)(de)深入(ru)，應用(yong)將(jiang)越(yue)來越(yue)廣，并在國民經濟的(de)(de)各(ge)個領域(yu)發揮更(geng)大的(de)(de)作(zuo)用(yong)。
轉載自：化工好料到
來源：表面活性劑發展中心
