非离子表面活性剂浊点应用研究进展

王建军，苏学军

（泰州职业技术学院，江苏 泰州 225300）

非离子表面活性剂浊点应用研究进展

王建军，苏学军

（泰州职业技术学院，江苏 泰州 225300）

本文综述了非离子表面活性剂浊点预测的各种模型，阐述了实用配方中添加剂对非离子表面活性剂浊点的影响因素及浊点测定的新方法。

非离子表面活性剂；浊点；添加剂；测定

非离子表面活性剂水溶液在升温时因相分离而出现浑浊时的温度叫浊点（CP）。浊点是非离子表面活性剂分子结构的一种特征属性，直接影响着非离子表面活性剂的应用。非离子表面活性剂是优良的乳化剂，若温度低于浊点则有利于形成O/W型乳液；若温度高于浊点，则有利于形成W/O型乳液。在浊点附近，非离子表面活性剂的去污力随温度变化明显不同；非离子表面活性剂是重要的纺织染整助剂，提高浊点可以提高高温染色时的分散性和匀染性[1]。所以研究非离子表面活性剂的浊点及其影响因素具有实际的应用意义。

1 非离子表面活性剂浊点的预测

Gu[2]通过实验得出线性烷基乙氧基化合物浊点与乙氧基数目ne和烷基碳原子数目nc之间的经验公式

其中，A和B为经验常数。该式可以直观地表明浊点随亲水基团的增加而升高，随着憎水基的增加而降低。

Huibers[3]对上式进行了一些修正，通过41种拓扑学参数的不同组合，导出了一个更普遍适用的回归方程：

式中，3k是疏水链的三阶Kier形状指数，0ABIC是疏水链的零阶平均粘合信息容量，1SIC表示疏水链的一阶结构信息容量。由于公式中的拓扑学参数没有明确的物理意义，且这些参数的获得又需要通过其它公式推导获得，所以应用式（2）预测非离子表面活性剂的浊点有一定的难度。

苑世领等[4]通过选择12个具有特定意义的描述符，直观地得到了非离子表面活性剂分子结构与宏观浊点之间的关系。基于QSPR方法，预测了49个非离子表面活性剂的浊点，经过寻找最佳QSPR方程过程，得到了以下回归模型：

式中，A是分子表面积，μ-y，μ-z分别是笛卡儿坐标y、z方向上的分子偶极矩，lgP为辛醇/水分配系数，Mr为相对分子质量。值得一提的是，式（3）不能用来对支链类型的表面活性剂浊点进行预测。

LIN DUARTE等[5]选取了40个非离子表面活性剂的浊点实验值，基于MATHCAD软件得到了用表面活性剂的化学结构与功能来表达的浊点二次方程：

其中，i和j表示直链疏水基的碳原子数和聚氧乙烯单元数。提出的模型与式（3）相比，精度有了较大提高，但应用范围没有多大突破。

王文德等[5]以四类不同结构的65个非离子表面活性剂实验值为依据，把有明确物理意义的分子结构参数及拓扑指数等作为主要描述符，以它们为自变量，浊点为因变量进行了偏相关分析，得到了精度更高的QSPR回归方程：

式中，RnO为相对氧原子数，KHO为Kier&Hall指数，EHOMO最高占有轨道能量，ELUMO最低空轨道能量，价连接性指数0J，价键连通性指数Xv。上述参数均有明确的物理意义，可用于部分支链表面活性剂浊点的预测，精度较高。

2 实用配方中浊点的影响因素

非离子表面活性剂的浊点不仅与其分子结构有关，还受电解质、醇类、有机聚合物和其它离子表面活性剂等添加剂的影响。先前的研究关于不同类型的添加剂对非离子表面活性剂浊点的影响已有较多文献报道[1]，但实用配方中共存的添加剂与非离子表面活性剂的浊点之间的影响研究报道不多。近年来，人们越来越重视研究配方中添加剂的存在对非离子表面活性剂溶液体系的影响，并得出了一些与先前研究浊点影响规律不完全相同的研究结论。

2.1 添加剂对非离子表面活性剂浊点的影响[6]

向非离子表面活性剂溶液中加入盐析型电解质（比如氯化物或硫酸盐），可以使胶团中氢键断裂脱水，从而降低浊点温度；向非离子表面活性剂溶液中加入盐溶型电解质，如硫氰化物或硝酸盐，可以使浊点温度升高。亲水性的有机物如脂肪醇、脂肪酸、苯酚和尿素等均能降低非离子表面活性剂溶液的浊点温度。向非离子表面活性剂溶液中加入多元醇，如葡萄糖、蔗糖、甘油等，或加入水溶性聚合物，如聚乙二醇、葡聚糖、聚乙烯吡咯烷酮等，可以明显降低体系的浊点温度。水溶性聚合物的加入对浊点温度的影响不仅取决于聚合物的浓度，而且取决于聚合物的分子量。加入离子型表面活性剂能显著增大溶液的浊点，外加两性表面活性剂对溶液浊点基本无影响。

2.2 农药微乳剂浊点影响因素

农药微乳剂是近年来发展起来的一种绿色农药制剂，具有分散度高，渗透性好，药效高，对环境污染小等优点，是替代农药乳油的理性剂型。浊点是农药微乳剂的重要质量指标，浊点越高，微乳剂越稳定。微乳剂的成分一般包括水、表面活性剂、助表面活性剂、有机溶剂等。研究表明[7～9]，配方中水质硬度越高，浊点下降越明显，要配制透明的微乳剂需用去离子水或硬度较小的水。表面活性剂是影响微乳剂浊点的最重要因素，在含有非离子表面活性剂的微乳剂中，表面活性剂的HLB值越高，则微乳剂的浊点越高，但与表面活性剂总量无关，故可选用亲水性强的非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂来提高微乳剂的浊点。微乳液中常选用醇作辅助表面活性剂起降低界面张力的作用，通常随着醇链的增长，微乳剂的浊点降低，乙醇对浊点有明显的提高作用。不同微乳液中有机溶剂对浊点的影响与有机溶剂的结构有关。另微乳体系的pH值对微乳剂的浊点影响不大。诸多因素中，表面活性剂与助表面活性剂的合理搭配对浊点的影响最大。

2.3 氯化物镀锌溶液中浊点影响因素

光亮剂中含有一定量的非离子表面活性剂，浊点是影响其品质的一个重要因素。谢洪波等[10]研究了氯化物镀锌溶液中浊点的各种影响因素。主盐浓度越高，浊点越低；组成盐的离子化合价越高，降得更低。但主盐氯化锌的浓度对浊点的影响却不符合这个一般规律。浊点随主光亮剂和辅助添加剂含量的提高而降低；当含有弱酸类辅助添加剂时，随pH值的降低，浊点显著降低；随阴离子表面活性剂增溶剂的加入而大幅度提高。

2.4 钻井液中浊点的影响[11，12]

聚合醇钻井液配方中含有聚乙二醇、聚丙二醇等非离子表面活性剂，表现出胶束化和浊点等性质。聚合醇稳定井壁、保护油层和润滑等性能均与浊点有关，因而可以按照不同井段的温度设计相应的聚合醇体系来得到最优的效果。目前的研究主要是寻找不同类型添加剂对聚合醇浊点的影响规律，从而对聚合醇钻井液的设计和调控提供指导。研究表明，浊点温度附近钻井液的润滑性变化明显，同时聚合醇的页岩抑制率随温度升高而持续升高，高温时效果更明显。不同电解质盐类添加剂对PEG体系浊点的影响及预测也有研究。

3 非离子表面活性剂浊点测定的新方法

浊点的测定方法普遍采用目测法，按照GB/T 5559—1993规定进行测定。非离子表面活性剂溶液浊点的判断要求溶液中的胶束量和胶束尺寸达到一定程度后，才能被肉眼观察；加之部分非离子表面活性剂混浊过程变化不明显，目测法测定的浊点在准确度和精确度上难以达到理想要求。孟庆华等[1]以环氧乙烷/环氧丙烷共聚醚为例，采用带有恒温池附件的紫外—可见光谱仪测定了此类表面活性剂的浊点。他们发现溶液澄清时，吸收率几乎为零，而溶液浑浊后，吸收率明显增加，便可从图谱中读出非离子表面活性剂溶液的浊点，测定的结果重复性好。同时还可利用图谱判断同一类型产品的优劣，这是目测法所无法比拟的。

［1］ 孟庆华，孙志成，王鸣华，等．利用紫外—可见光谱仪测定表面活性剂浊点的新方法．实验室研究与探索[J]．，2006，25(2):163-165．

［2］ 莫小刚，刘尚营．非离子表面活性剂浑浊点的研究进展．化学通报[J]，2001，（8）：483-487．

［3］ Huibers PDT,Shah DO,Kstritzky AR．Predicting surfactant cloud point from molecular structure[J]．J Cllloid Interface Sci,1997(193)：132-136．

［4］ 苑世领，蔡政亭，徐桂英，等．用定量结构关系预测表面活性剂的浑浊点[J]．物理化学学报，2003，19（4）：334-337．

［5］ 王文德，陈美玲，王正武．非离子表面活性剂构效关系的研究[J]．日用化学品科学．2008，31(12):21-37．

［6］ 黄炎，秦炜，戴猷元．浊点萃取技术及其在分离过程中的应用[J]．现代化工．2006，26：307-309．

［7］ 宋芳，王险，江树人，等．不同影响因子对微乳剂浊点的影响[J]．农药．2005，44（10）:45-47．

［8］ 张春华，王忠伟，黄敬良，等．农药微乳剂浊点的研究．农药[J]，2006，45（3）:176-178．

［9］ 陈福良，杨海军，王仪．17O-核磁共振法研究农药微乳剂浊点与其组分之间的相关性[J]．农药学学报，2005,7(3):269-274．

［10］谢洪波，张来祥．影响氯化物镀锌溶液非离子表面活性剂浊点的因素[J]．材料保护，2001，34（3）：14-15．

［11］郭保雨．聚合醇的浊点对钻井液润滑和防塌性能的影响[J]．石油钻探技术．2004，32(4):42-43．

［12］孙德军，张春光，陈玉杰，等．多元醇类表面活性物质的浊点行为在钻井液中的应用[J]．钻井液与完井液．2004，21(1)：8-10．

book=2010,ebook=99

10.3969/j.issn.1008-1267.2010.03.006

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1008-1267（2010）03-015-03

2009-12-07