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短碳氟链阳离子氟表面活性剂PFB-MC的界面张力及复配协同效应研究
来源：精细化工 浏览 1 次 发布时间:2026-10-23
2.2 脂肪醇对PFB-MC的正庚烷-水界面张力的影响
图2为脂肪醇与PFB-MC等摩尔混合后体系的正庚烷-水界面张力，界面活性数据列于表1。图2可见PFB-MC/正丁醇与PFB-MC/异丁醇混合体系的界面张力曲线几乎重合，正丁醇与异丁醇差别很小。随着脂肪醇C₄H₉OH（异丁醇C₄H₉OH）链长的增长，最低界面张力依次减小。原因可能是在酸性条件下部分脂肪醇生成“盐类”，一方面水溶性提高导致界面吸附增加；另一方面可能与PFB-MC协同作用，增加正庚烷体系的界面张力曲线下降，可能出现低界面张力。PFB-MC/正己醇混合体系随着稀释由澄清变为乳白色，推测胶束加溶的正己醇都在胶束破坏后逐渐溶于水相。
图2 脂肪醇（正丁醇、异丁醇、正戊醇、正己醇）与PFB-MC等摩尔混合体系的正庚烷-水界面张力（pH=2, 25℃）。C*对于半胶束体系，为总浓度/表面活剂浓度。
2.3 阳离子碳氢表面活性剂（DTAC、CTAC、C₁₈TAC）对PFB-MC的正庚烷-水界面张力的影响
阳离子碳氢表面活性剂因静电引力的能力较强，在浓酸条件下具有有效的界面活性。表1可见，与PFB-MC单体系相比，混合体系的CMC和σₒᵥ均明显降低，且CMC和σₒᵥ下降的程度随碳氢表面活性剂碳链增长而增加。已知在pH=2强酸性条件下，碳氢表面活性剂降低水/油界面张力的能力通常低于氟表面活性剂，但本研究中PFB-MC/阳离子碳氢表面活性剂的能力明显强于全氟己基磺酸盐；+烷基铵盐降低正庚烷/水界面张力的能力明显强于全氟己基磺酸盐。另据报道，烷基铵盐强疏水段随碳链增长，分子逐步从界面吸附层中“挤出”，界面张力变得更为低。
图4b分别给出CₙH₂ₙ₊₁SO₃Na（n=4,6,8）与PFB-MC等摩尔混合体系的表/界面张力曲线，表/界面活性按碳链分别列于表1和表2。表/界面张力行为表现出类似规律：CₙH₂ₙ₊₁SO₃Na的加入使混合体系的CMC（CMC）和σᵥ（γ）均下降，推测与混合体系的不均匀性或二聚体形成不断变化有关。表1与C₁₈TAC与PFB-MC 1:1混合体系的吸附量异常，与PFB-MC/阳离子碳氢表面活性剂（表1中PFB-MC/C₁₈TAC等摩尔比）和PFB-MC/脂肪醇混合体系相比，PFB-MC/阴离子碳氢表面活性剂混合体系表现出很好的协同作用，且CMC和σᵥ下降程度随碳氢链增长而增大。
与PFB-MC/阴离子碳氢表面活性剂（表1中PFB-MC/C₄H₉SO₃Na等摩尔比）混合体系相比，PFB-MC/阴离子碳氢表面活性剂混合体系的协同性最强，只要不生成沉淀，这类体系具有较高的界面吸附能力。
图3 碳氢阳离子表面活性剂与PFB-MC等摩尔比混合体系的正庚烷-水界面张力（pH=2, 25℃）以及混合体系表/界面活性总览。
2.4 阴离子碳氢表面活性剂对PFB-MC表面张力和界面张力的影响
静电吸引常具有强的协同作用。作者选用碳链较短的磺基琥珀酸钠与PFB-MC进行复配，考察体系的界面张力（正庚烷/水）及表面张力（空气/水）。结果见图4，因为C₄H₉SO₃Na（pH=2）的σᵥ为1.3、1.5、3.1 mN/m，所以在pH=2的酸性环境下，这些磺基琥珀酸钠盐能充分存在。
图4 磺基琥珀酸钠与PFB-MC等摩尔比混合体系的表面张力（a）和界面张力（b），以及与PFB-MC/SDBS等摩尔比混合体系的界面张力对比（pH=2, 25℃）。
表1、表2分别列出相应体系的界面活性参数（CMC、γₘᵢₙ、Γₘₐₓ、Aₘₐₓ）。其中，对于PFB-MC/脂肪醇、PFB-MC/阳离子碳氢表面活性剂、PFB-MC/阴离子碳氢表面活性剂混合体系，CMC或σₘᵢₙ均以表/界面活性剂浓度表示。
关于Gibbs吸附公式计算的表/界面吸附量，表1、表2中，PFB-MC（0.1 mol/L NaCl，pH=2）、PFB-MC/C₄H₉SO₃Na（1:1）个体系的表/界面张力同时达到极佳值，分别为16.6 mN/m和1.2 mN/m，达到目前表面活性的复配体系能达到的极佳水平。
表1 各体系水溶液的表面活性参数（pH=2, 25 ℃）
| 体系 | CMC/(mmol·L⁻¹) | σₘᵢₙ/(mN·m⁻¹) | 10⁶Γₘₐₓ/(mol·cm⁻²) | Aₘₐₓ/nm² |
|---|---|---|---|---|
| PFB-MC(纯水) | 42.9 | 19.8 | 4.12 | 0.40 |
| PFB-MC(0.1 mol/L NaCl) | 15 | 19.3 | 4.73 | 0.35 |
| PFB-MC(质量分数15%的盐酸) | 35.7 | 9.2 | 3.73 | 0.45 |
| PFB-MC(正丁醇 1:1) | 29.8 | 7.8 | 5.12 | 0.53 |
| PFB-MC(异丁醇 1:1) | 28 | 6.8 | 4.56 | 0.62 |
| PFB-MC(正戊醇 1:1) | 11.36 | 7.4 | 4.06 | 0.41 |
| PFB-MC(正己醇 1:1) | 0.36 | 6.8 | 5.27 | 0.51 |
| PFB-MC(DTAC 1:1) | 20.14 | 5.9 | 7.59 | 0.39 |
| PFB-MC(CTAC 1:1) | 11.6 | 1.8 | 4.28 | 0.39 |
| PFB-MC(C₁₈TAC 1:1) | 3.4 | 1.2 | 4.57 | 0.34 |
| PFB-MC(C₄H₉SO₃Na 1:1) | 1.2 | 16.5* | 2.80 | 0.59 |
| 体系 | CMC/(mmol·L⁻¹) | γₘᵢₙ/(mN·m⁻¹) | 10⁶Γₘₐₓ/(mol·cm⁻²) | Aₘₐₓ/nm² |
|---|---|---|---|---|
| PFB-MC | 26.8 | 19.8 | 4.12 | 0.40 |
| PFB-MC(C₄H₉SO₃Na 1:1) | 16.7 | 16.6 | 5.79 | 0.35 |
| PFB-MC(C₆H₁₃SO₃Na 1:1) | 13.1 | 16.8 | 4.15 | 0.32 |
| PFB-MC(C₈H₁₇SO₃Na 1:1) | 12.1 | 17.7 | 4.77 | 0.35 |
3 结论
（1）通过测定正庚烷-水界面张力，研究一种盐酸盐阳离子氟表面活性剂PFB-MC，其强表面/界面张力特性由芬兰Kibron EZ-Pi Plus便携式动态香蕉视频破解版下载及芬兰Kibron dIFT双通道动态界面张力仪测定。研究表明，在酸性环境下，PFB-MC具有优异的表/界面活性，且与短碳氢链表面活性剂复配后，可显著提升界面性能，达到长碳氟链氟表面活性剂的应用水平，为环保型氟表面活性剂替代提供理论依据。