非离子型表面活性剂:四聚乙二醇单辛醚

2025/6/12 10:29:36 作者:电离式

四聚乙二醇单辛醚(Tetraethyleneglycol monooctyl ether,C8E4)是一种非离子型表面活性剂,其分子结构中含有八碳烷基链和四聚乙二醇醚链,兼具亲油性和亲水性,在胶体与界面科学领域常用于泡沫稳定性、表面力调控等研究。

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四聚乙二醇单辛醚

表面活性剂特性

临界胶束浓度

四聚乙二醇单辛醚的表面张力随浓度变化符合Langmuir-Szyszkowski方程,其表面吸附行为可通过最大吸附密度(Γ= 3.0 μmol/L)和平衡吸附常数(α= 3.5×104 M-1)描述。在低浓度时,其表面张力无显著最小值,直至达到临界胶束浓度(CMC)。在无电解质条件下,四聚乙二醇单辛醚的CMC为7.1—9.9×10-3 M-1,而在5×10-5 M NaCl存在下测得的CMC为7.5 ×10-3 M,与文献值一致。

泡沫膜厚度与表面力

在5×10-5 M NaCl背景电解质中,泡沫膜的恒定厚度(H)随四聚乙二醇单辛醚浓度呈现先增加后减少再增加的S型曲线。H随浓度升高而增加,可能与表面活性剂吸附降低气泡疏水性、削弱疏水作用力有关。在中浓度区(5×10-6 M~7.5×10-5 M),H随浓度升高而减少,暗示存在额外的非DLVO吸引力(如溶解气体诱导的作用力)。而在高浓度区(7.5×10-5 M),H再次增加,与表面张力降低导致的毛细压力减小相关。DLVO理论仅考虑静电双层排斥和范德华吸引力,预测H随浓度单调增加,但实验结果显示显著的波动,表明需引入非DLVO力(如疏水作用、溶解气体的影响)来解释。

电解质与表面电荷的影响

在四聚乙二醇单辛醚溶液中,电解质浓度(NaCl)对离子强度影响较小,除非浓度超过10-3 M时可能引入表面活性剂杂质的离子贡献。低电解质浓度下,静电双层排斥力主导,但无法解释实验中观察到的厚度波动。溶液中气泡的ζ电位在10-6 M~10-2 M浓度范围内保持恒定(约-57 mV),表明表面电荷密度不受表面活性剂浓度显著影响。中高浓度下,四聚乙二醇单辛醚的疏水链可能促进气体(如N2在泡沫膜中的溶解和聚集,形成额外吸引力,导致膜厚度减小。例如,在接近CMC时10-3,溶解气体的增溶作用可能增强水结构的有序性,进一步放大吸引力。空气-水界面的疏水性较强,疏水作用力促使泡沫膜变薄;随表面活性剂吸附增加,界面疏水性降低,疏水作用力减弱,膜厚度增加。

与其他表面活性剂的对比

与十碳链类似物C10E4相比,四聚乙二醇单辛醚的疏水链较短,临界胶束浓度更高,泡沫膜厚度在相同浓度下略大,与疏水作用强度差异有关。与离子型表面活性剂不同,它的表面电荷密度低,静电作用较弱,其泡沫稳定性更依赖疏水作用和空间位阻效应[1]。

参考文献

[1]Qu X ,Wang L ,Karakashev I S , et al.Anomalous thickness variation of the foam films stabilized by weak non-ionic surfactants[J].Journal of Colloid And Interface Science,2009,337(2):538-547.

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