正,负离子碳氟—碳氢表面活性剂混合水溶液的表面活性

曲 i 蕊 ^ ．on Vo1．12．No．2 Ju．．．2000 文章编号{1004—1656(2OOO)O3—0304—03 7 中，， 6 正、负离子碳氟一碳氢面活性剂 混合水溶液的表面活性 乙／／ 肖进新 ，罗妙宣 ，胡昌明 ，Teodor Dehelean。 _ ● _ ● _ - _ _ 一 ● _ ● _ _ _ _ — — _ 一 (1．北京大学化学学院胶体化学研究室-北京 100871} 2．中国科学院上海有机化学研究所，上海 200032} 3．罗马尼亚科学院提米索拉(Timisona)化学研究所) D6卵 茎 巢 孟 子 ，碳争表面 }J (f 中国分垂萼 石五-三五一d647．2 文献标识码 一 、 1 前言 碳氟表面活性剂是目前所有表面活性剂中表 面活性最高的一类，具有很多碳氢表面活性剂无 法取代的特殊用途“ 。但是碳氟表面活性剂由于 合成困难，价格昂贵，实际应用受到限大限制。研 究表明．通过碳氟表面活性剂与碳氢表面活性剂 的复配．有可能减少碳氟表面活性剂的用量而保 持其表面活性 。 在所有表面活性剂混合体系中．正、负离子表 面活性剂混合体系具有最强的协同效应0 。但由 于正、负离子表面活性剂混合溶液一般在很低浓 度即形成沉淀．对碳氟表面活性剂更是如此。因此 目前有关碳氟一碳氢混合表面活性剂的研究主要 集中在同电性混合体系，异电性混合体系的研究 相对较少 。 全氟丙烯环氧齐聚物衍生的表面活性剂是一 类重要的碳氟表面活性剂。对其单一体系的表面 活性已有很多研究0 ，但对其与碳氢表面活性剂 混合体系的研究相对较少，与异电性碳氢表面活 性剂混合体系的研究更少⋯。本工作研究全氟丙 烯环氧三聚体陌离子表面活性剂与碳氢羧酸盐类 阴离子表面活性剂混合体系，以及全氟丙烯环氧 三聚体羧酸钠与烷基三甲基溴化铵混合体系的表 面活性。 啦薯日期Il0日 o。．10·謦回日期,1999一OB一08 2 实验部分 2．1 试剂 碳 氟 表 面 活性 剂 FCI一3：F[CF(CFa) CFtO]2CF(CF )CONH(CHz)aN( Hs)tCHaI由 中国科学院上海有机化学研究所氟化学研究室提 供。合成见文献[3]。 碳 氟表 面 活 性剂 FCNa一3：F[CF(CFa) CF O]：CF(CF )COONa由中国科学院上海有机 化学研究所氟化学研究室提供。合成方法见文献 [2]。 ． 碳氢表面活性剂 c曩N：C H¨ N(CH3)。Br(n 一 8．10，12)，由溴代烷与三甲胺反应制得。合成及 纯化方法见文献[3]。 碳氢表面活性剂 cnO：c H¨ cOONa(n一 7，9．11，13)，由羧酸与氢氧化钠中和制得。 上述表面活性剂水溶液的表面张力一浓度对 数曲线无最低点，表明无高表面活性杂质存在。 配溶液用水为二次重蒸水。 2．2 表面张力测定 表面张力用滴体积法测定 。 3 结果与讨论 表面活性剂的表面活性可以从其临界胶束浓 维普资讯 http://www.cqvip.com 第3期 肖进新等：正、负离子碳氟一碳氢表面活性剂混旮水溶液的表面活性 305 度 (CMC)及 CMC处的表面张力 表示(前者 表示表面活性剂降低表面张力的效率，后者表示 表面活性剂降低表面张力的能力)。通过滴体积方 法测定混合水溶液不同浓度时的表面张力，得其 表面活性数据列于表 1～表 3。 表 1 FCI一3与 c o不同摩尔比混合体系的 表面活性数据(25'C) Table 1 Surface activity of nonequlmolar m~xtures of FCI一3 and CloO at 25℃ 注 CtoO，C_HIlCOONa·CMCTI以总浓度袁示 c眦 值 (tool·dm )，CM _ FCI-3浓度 表示 的 cIllc值 (tool- dmI|)} ⋯ cmc处的表面张力 表2 FCI·3与C．O等摩尔混合体系的 表面活性数据(25'C) Table 2 Surface activity of equlmolar mixtures ofFCI一3 andC。O at 25℃ 参考文献： [1]Erlk Kissa．Fluorinated Surfactants，Synthesis Prop- ertlest ApplJcatlon，Ist ed．．Marcel Dekker．1nc．． New York．1994 Ez]赵国玺．自进新．物理化学学报．1995．11(12)：785 表 3 FCNa一3与 C。N等摩尔混台体系的 表面活性数据(25℃) Table 3 Surface activity of equlmolar mixtures of FCNa一3 and C。N at 25℃ 由表中数据可以看出： 1．与单一体系相比，混合体系的cmc大为降 低。因而通过加入异电性碳氢表面活性剂可大大 减少碳氟表面活性剂的用量，降低使用成本。 2，由于异电性碳氢表面活性剂的加入，可使 原来表面张力较高(表面活性较差)的碳氟表面活 性剂的表面张力降低。如表3中FCNa一3的 一为 23．0mN·m～，而且 l I 1 FCNa一3一C日N的 降 低为 16．5raN·m～。因而正、负离子表面活性剂 混合体系不仅可提高碳氟表面活性剂降低表面张 力的效率，而且在有些情况下可增强其降低表面 张力的能力。 3．由表 2～3可以看出，随碳氢表面活性剂 疏水链长增加，混合体系 升高。这是因为当碳 氢链长度超过碳氟链时，超出的碳氢链部分有可 能发生弯曲而部分覆盖碳氟链，使最外面碳氟链 的密度相对下降，导致 升高。对正、负离子表 面活性剂混合体系，并非遵循通常单一表面活性 剂体系中疏水链越长、表面活性越高的规律。两种 表面活性剂疏水链长度要匹配(基本相等)，尤其 在正、负离子碳氟与碳氢表面活性剂混合体系中， 对碳氢表面活性剂的更是如此。这与赵国玺 等得出的“表面最外层基团的本性决定溶液的表 面张力”【5 结论一致。 [3]钱榴清．陈立佛．曾辘华等．化学学报．1982．柏。945 [4]肖进新．罗妙宣．实验室研究与探索．1997，4 87 [5]赵国玺 ．物理化学学报．1997．13(8)：760 维普资讯 http://www.cqvip.com 化 学研 究 与 应 用 第12卷 SURFACE ACTIVITY OF CATIONIC—AN10NIC FLUOROCARBON—HYDROCARBON SURFACTANTS XIAO 3in—xin ，LUO Miao—xuan ，HU Chang—ming ，Teodor Dehelean (1．Laboratory 0f Colloid Chemistry·College 0f Chemistry and Molecular Engineering· Peking Uvinersity，Beijing 100871．China 2．Shanghai Institute of Organic Chemistry·Academy 0f Sciences．Shanghai 200032．China 3．Institutul De Chimle．1gO0 imisoara，13-dul M．Viteazul 24，Romania) Abstraet：Surface Activities of aqueous mixtures of cationic—anionic fluorocarbon—hydrocarbon surhc— tants，FCCF(CF，)CF2O]lCF(CFI)CONH(CH2)3N(C2Hs)2CHaI／cDH2⋯C0ONa(n一7，9，l1，1 3)and F[CF(CF3)CF2o32cF(CF3)COONa／cDH2⋯N(CHa)3Br(n 8．10．12)，were investigated．It was showed that，counter-charged hvdrocarbon Bur￡且ctants increase the effjciency and in some cases the ef— fect of fluorocarbon surfactants was to decrease surface tension of aqueous solution．However．surface activity of fluorocarbon surfactants is decreased if the length of hydrocarbon chains is longer than that 0f fluorocarbon chains． Key words,surfactant，fluorocarbon surfactant，surface activity (责任编辑 钟安永) (上接封--) ： 1 而且一旦形成就不再回转为 Melatonin．而是同 氧分子反应生成 N一乙酰基一N一甲酰基一5一甲氧基 犬 尿 胺 (N—acetyl—N—fomyl-．5一methoxykymu— ramine)，此最终产物立即随尿液排除。 此外，体内、外的 Melatonin都显现明显的抗 氧化潜力，这就在很大程度上限制了细胞核中 DNA的脂性过氧化，从而阻止蛋白的降解，因为 自由基经常同衰老及老年疾病相联系，故随年龄 而衰减的 Melatonin分泌，可作为预测它确实介 入衰老过程的依据。虽然这种可能性的实验证明 还不够完全，然而，考虑这一潜能仍有重要意义。 可望在不久会出现有关这方面研究进展的报道。 此项研究很重要，因为 Melatonln已成为易得的 商品，而作为食物补充剂。 但是，按最近的报道；被当作安眠剂，甚至被 宣称为有抗癌作用的 Melatonin的作用与功能． 仍留下一些尚待探究的问题。虽然 Melatonin以 低浓度产生于体 内，从而控制睡眠循 环。但 William Pryor及 Giuseppe Squadrito等发现：经 常存在于体内的碳酸盐及氮氧化物 自由基可同 Melatonin反应而产生两种循环代谢物。这些类 似神经递质的化台物会对人的行为或情绪产生重 要影响。他们正在研究人体内的这些化合物是否 会对人的健康产生不良后果。 现在，一些人倾向于接受大量的Melat[on[n， 把它作为保健剂。这是值得慎重考虑的问题。近 期的文献报道指出：过量服用这种吲哚物质的后 果是弊多于利。 唐棣华(参考 Annals of NYAS．Vo1．854．1 998；Chemistry，by ACS．199．1O) 维普资讯 http://www.cqvip.com