陰—非離子表面活性劑抗Ca2+機理.pdf

1、陰-非離子表面活性劑相比于非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑，具有耐鹽性能好，kraff點低，濁點高以及環(huán)境友好的優(yōu)點。研究發(fā)現(xiàn)，該類陰-非離子表面活性劑都有很高的抗Ca2+能力，認為分子中的EO基團會與Ca2+離子發(fā)生絡(luò)合作用，從而減小了Ca2+離子對極性頭基的影響，表面活性劑分子不容易沉淀，因此提高了其抗Ca2+離子能力。為了得到EO基團與Ca2+離子相互作用的大小、EO數(shù)量對這種相互作用力的影響、EO基團的數(shù)量與表面活性劑分子抗C

2、a2+能力的關(guān)系以及不同種類陰-非離子表面活性劑抗Ca2+離子的差異等，通過分子動力學(xué)模擬的方法從微觀上深入分析，考察了烷基硫酸鹽和烷基磺酸鹽隨EO數(shù)的增加，對表面活性劑聚集行為及其與Ca2+離子相互作用的影響，以期對陰-非離子表面活性劑的實際應(yīng)用和分子設(shè)計提供理論指導(dǎo)。
　　十二烷基硫酸鈉(SDS)是一種常見的陰離子表面活性劑，廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。第二章就選取了SDS分子以及十二烷基苯硫酸鈉(SDBS)作為對比，通過分子動力學(xué)模

3、擬研究了引入一個EO基團后，表面活性劑分子在氣/液界面聚集行為的差異。EO基團的引入會降低極性頭所帶電量，它們之間的經(jīng)典排斥力降低，有利于表面活性劑形成更為緊密的聚集結(jié)構(gòu)。而頭基負電性的降低，使其與Na+離子的相互作用降低，SDBS的體系降低幅度高于SDS。EO基團的存在可以增強極性頭基的水化能力，且SDBS的體系增強幅度高于SDS。SDS與SDBS體系之間這些差異可能與苯環(huán)所帶來的空間位阻效應(yīng)有關(guān)。
　　EO基團的引入會提高SD

4、S和SDBS的水化能力，降低頭基與Na+離子的相互作用。第三章中就進一步探討了EO基團的引入對SDS和SDBS抗鈣性的影響。在SDS和SDBS體系中，大多數(shù)Ca2+離子則位于表面活性劑分子中SO4頭基的第二水化層。而在SDES和SDBES體系，部分Ca2+離子會進入EO基團和SO4頭基的第一水化層，Ca2+離子與表面活性劑的相互作用增強，而進一步的分析表明，Ca2+離子只與SO4頭基中與EO基團相連的O原子發(fā)生強的相互作用，而與其它三個

5、O原子的相互作用力沒有明顯的增強。引入的EO基團會結(jié)合Ca2+離子，限制其遷移能力，降低了Ca2+離子對SO4頭基的影響，因而降低了表面活性劑被沉淀的幾率，提高其抗鈣性能。
　　一個EO基團的引入就可以提高SDS的抗鈣性能，為了得到EO數(shù)量對它們抗鈣性能的影響，第四章模擬研究了SDS、SDES、SDE2S、SDE3S和SDE4S在界面聚集行為和抗鈣性能的差異。EO數(shù)增加，會降低表面活性劑與Na+離子相互作用力，而能提高其與Ca2+

6、離子的結(jié)合能力，尤其是當(dāng)EO數(shù)大于2時，提高的幅度更大，繼續(xù)增加EO基團，對其抗鈣性能的提高不明顯。
　　烷基磺酸鹽類表面活性劑活性劑也是一類用途廣泛的陰離子表面活性劑，作為與烷基硫酸鹽的對比，第五章模擬了EO基團的引入對十二烷基磺酸鈉(SDSn)和十二烷基苯磺酸鈉(SDBSn)表面活性劑分子在氣/液界面上的聚集行為及其抗鈣性能的影響。EO基團的增多都可以增強SDSn和SDBSn表面活性劑分子、頭基SO3及Oe原子的水化能力。SD

7、Sn分子中的SO3基團與反離子Na+的相互作用隨著EO數(shù)的增加逐漸減弱，SDBSn分子則是引入第一個EO基團時，它們之間的相互作用增強，而隨著進一步增加EO基團其相互作用又逐漸減小。SDSn分子中引入3個EO基團時，Ca2+離子對SO3基團影響最小，EO絡(luò)合Ca+離子的能力最大，此時表面活性劑分子的抗鈣性能最強。而SDBSn分子中引入2個EO基團后，表面活性劑分子的抗鈣性能就大大提高，繼續(xù)增加EO基團對其抗鈣性能的提高不明顯。