十一烷基羧甲基羟乙基咪唑啉的复配研究

雷小英 史立文 李伏益 毛雪彬 钟 凯 刘炜康 魏 振 洪 郑 洪玉倩

（赞宇科技集团股份有限公司，浙江杭州，310009）

咪唑啉型表面活性剂是两性表面活性剂中的一大类，属于改良型和平衡型的两性表面活性剂。目前，开发和应用较广的是羧基型的两性咪唑啉表面活性剂，如十一烷基羧甲基羟乙基咪唑啉甜菜碱。

羧基型咪唑啉因其结构特殊，具有许多优点：对水的硬度不敏感，耐硬水性能强，即使在冷水或海水中也表现出较好的洗涤效果和去污能力；结构与蛋白质相似，对皮肤温和、刺激性小、毒性低；对织物具有优良的柔软、抗静电效果；生物降解性高、能迅速完全降解[1-2]。

随着消费者环保意识和生活水平的提高，对洗浴产品的温和性和安全性提出更高要求，集温和性、安全性、易生物降解性等于一身的咪唑啉两性表面活性剂顺应了该发展趋势。目前研究咪唑啉表面活性剂合成的文献较多，对其与其他表面活性剂复配体系领域研究较少。笔者通过对十一烷基羧甲基羟乙基咪唑啉表面活性剂与其他表面活性剂复配性能的研究，为其复配应用提供一定的理论依据[3-4]。

1 实验部分

1.1 原料与试剂

十一烷基羧甲基羟乙基咪唑啉（MZL）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）、烷基糖苷 0810（APG）、月桂酰丙氨酸钠(SLA)均为工业级，赞宇科技集团股份有限公司；液碱；氯化钠，分析纯，上海展云化工有限公司。

DF-101S恒温加热磁力搅拌器（巩义市予华仪器有限责任公司）；K100表面张力仪（德国KRUSS公司）；21GKC恒温水浴槽（上海苏达实验仪器有限公司）；101A数显电热鼓风干燥箱（上海锦屏仪器仪表有限公司）；R-2000动态泡沫测试仪（德国SITA公司）。

1.2 溶液配制

将MZL、SLA、APG、AES分别配制成质量浓度为12%的样品溶液，然后将MZL/AES，MZL/APG，MZL/SLA三个体系均配制成质量比例为5:0，4:1，3:2，2:3，1:4，0:5的溶液，移取相应样品溶液混匀，最后用柠檬酸或氢氧化钠溶液调节体系pH至7.0±0.1。

1.3 性能测试

1.3.1 乳化性能

用移液管吸取40 mL活性物质量分数为0.1%的试样溶液于150 mL烧杯中，再用移液管吸取40 mL大豆油于同一烧杯中，用均质机在100 r/min下均质1 min，将此乳浊液倒入100 mL量筒中开始计时，至水相分出10 mL时记录分出时间，分水时间越长乳化力则越强。

1.3.2 表面活性

用去离子水配制质量分数为0.5%的不同质量比的复配表面活性剂溶液，在25℃条件下，采用K100全自动表面张力仪以铂金板法进行测定，得到各复配体系溶液的表面张力，表面张力越低，表面活性越高。

1.3.3 泡沫性能

用150 mg/kg的硬水配制质量分数为0.02%的不同质量比的复配表面活性剂溶液，然后用动态泡沫仪测定起泡及稳泡性能。动态泡沫仪参数：温度25℃；溶液进样量250 mL；搅拌次数40次；搅拌时间10 s/次；转速1000 r/min；稳泡时间12 min。

1.3.4 润湿性能

采用GB/T 11983－2008 方法测定润湿性能。用去离子水配制质量分数为0.2%的不同质量比的复配表面活性剂溶液，在25℃条件下测试样品，采用帆布沉降法测定不同复配体系的润湿力，每个样品测定5次，去掉最大值与最小值取平均值，润湿时间越短，润湿力越高。

2 结果与讨论

2.1 乳化性能

对MZL、SLA、APG、AES 4种表面活性剂对大豆油的乳化性能进行测试，结果表明，4种分水时间由大到小排序为：APG＞MZL＞SLA＞AES，MZL分水时间远大于SLA和AES，具有良好的乳化性能。MZL 、SLA、APG、AES的4种表面活性剂的乳化性能见表1。

表1 乳化性能

2.2 表面活性

图1 MZL与SLA复配体系的表面张力

图2 MZL与APG复配体系的表面张力

图3 MZL与AES复配体系的表面张力

通过表面张力仪测定不同复配体系的表面张力，实验结果如图1～3所示。从图中可看出，4种表面活性剂中， MZL的表面张力最小，表面活性优于其他3种表面活性剂。MZL与AES复配能明显降低AES的表面张力，且复配体系的表面张力随着MZL加入量的增加呈下降趋势。MZL与SLA、APG复配，随着MZL比例增加复配体系表面张力降低，特别在比例为2:3和3:2时，复配体系表面张力相近，说明复配体系中MZL和SLA、APG表现出良好的协同增效作用，主要是由于MZL带正电的基团分别和SLA、APG带负电的基团发生相互作用，使得极性基团的静电排斥力减弱，界面上分子排列得更加紧密，提高了吸附层上烷基链的密度，从而使表面张力极大降低[5]。

2.3 泡沫性能

通过动态泡沫仪测定不同复配体系的泡沫性能，其发泡性能如图4、5、6所示，其稳泡性能如图7、8、9所示，结果表明，4种表面活性剂发泡性由高到低排序为：AES＞MZL＞APG＞SLA；在MZL和SLA复配体系中，在质量比为4∶1时，MZL和SLA在起泡和稳泡方面都表现出最佳的协同效应； MZL、SLA、APG、AES及复配体系的泡沫高度在10 min内均没有明显下降，均具有良好的泡沫稳定性。

图4 MZL与SLA复配体系的发泡性能

图5 MZL与APG复配体系的发泡性能

图6 MZL与AES复配体系的发泡性能

图7 MZL与SLA复配体系的稳泡性能

图8 MZL与APG复配体系的稳泡性能

图9 MZL与AES复配体系的稳泡性能

2.4 润湿性能

利用帆布沉降法在25℃下测定不同复配体系的润湿性能，其结果如图10～图12。结果显示，MZL的润湿效果较差，4种表面活性剂润湿力由大到小排序为：SLA＞APG＞AES＞MZL；MZL分别与 SLA 、AES、APG复配之后 ，MZL的润湿性能得到了明显改善，润湿时间显著缩短。

图10 MZL与SLA复配体系的润湿性能

图11 MZL与APG复配体系的润湿性能

图12 MZL与AES复配体系的润湿性能

3 结论

（1）4种表面活性剂乳化力由大到小排序为：APG＞MZL＞SLA＞AES，MZL的分水时间远大于SLA和AES，具有良好的乳化性能。

（2）MZL的表面张力最低，表面活性优于其他3种表面活性剂，MZL与AES复配能明显降低AES的表面张力。MZL分别与SLA、APG复配，比例为2:3和3:2时，复配体系表面张力相近，说明MZL分别与SLA、APG复配体系表现出良好的协同增效作用。

（3）4种表面活性剂发泡性由高到低排序为：AES＞MZL＞APG＞SLA；在MZL和SLA复配体系中，在质量比为4∶1时，MZL和SLA配方起泡和稳泡方面都表现出最佳的协同效应；MZL、SLA、APG、AES及复配体系均具有良好的泡沫稳定性。

（4）MZL的润湿效果较差，4种表面活性剂润湿力由大到小排序为：SLA＞APG＞AES＞MZL；MZL与 SLA 、AES、APG复配之后，单体MZL的润湿性能得到了明显改善，润湿时间显著缩短，与SLA复配体系的润湿效果最好。