2.1.3濃度對(duì)ω0的影響

表面活性劑濃度對(duì)表面和界面擴(kuò)張彈性全頻率譜上ω0的影響如圖4所示。擴(kuò)張彈性數(shù)值達(dá)到平臺(tái)，意味著擾動(dòng)過(guò)程中組成界面膜的分子不與體相間發(fā)生交換，同時(shí)，界面上的分子也不能通過(guò)取向變化耗散能量。也就是說(shuō)，ω0大于界面及其附近所有弛豫過(guò)程的特征頻率。

由圖4可以看出，對(duì)于C8C10和C10C8，無(wú)論是表面還是界面，ω0均隨濃度增大而升高。隨表面活性劑濃度升高，擴(kuò)散-交換過(guò)程加快；同時(shí)，界面吸附分子數(shù)目增多，分子取向變化更容易發(fā)生。上述因素均造成體系中各弛豫過(guò)程特征頻率升高，因此，ω0也隨之升高。

圖4表面活性劑濃度對(duì)表面和界面擴(kuò)張彈性曲線上ω0的影響

與ω1的變化規(guī)律類似，對(duì)于表面吸附膜，C10C8的ω0在整個(gè)實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)均明顯低于C8C10。這是由于羥基鄰位長(zhǎng)鏈烷基之間的強(qiáng)相互作用造成的。而對(duì)于界面吸附膜，由于癸烷分子插入界面吸附膜中，破壞了分子間相互作用，C8C10和C10C8的ω0差別變小。與ω1不同的是，ω0不僅與擴(kuò)散-交換過(guò)程有關(guān)，也與單分子取向變化等更快的弛豫過(guò)程相關(guān)，因此，界面上ω0的變化趨勢(shì)與ω1不同。

2.1.4濃度對(duì)ε0的影響

表面活性劑濃度對(duì)表面和界面吸附膜極限擴(kuò)張彈性ε0的影響如圖5所示。

由圖5可以看出，對(duì)于表面吸附膜，ε0隨濃度升高通過(guò)一個(gè)極大值。在前期通過(guò)周期振蕩法進(jìn)行的擴(kuò)張流變研究中發(fā)現(xiàn)，隨著表面吸附分子數(shù)目增多，羥基鄰位的長(zhǎng)鏈烷基的取向從沿表面伸展逐漸向伸入空氣轉(zhuǎn)變。這種分子取向的變化削弱了表面吸附膜的結(jié)構(gòu)，造成ε0的降低。C10C8分子間的相互作用更強(qiáng)，發(fā)生轉(zhuǎn)折的濃度更高，能夠達(dá)到的ε0數(shù)值更高（178 mN/m）。而對(duì)于界面吸附膜，結(jié)構(gòu)被削弱，主要由單分子的行為控制，結(jié)構(gòu)的相似性導(dǎo)致C8C10和C10C8的ε0數(shù)值接近。

圖5表面活性劑濃度對(duì)表面和界面極限擴(kuò)張彈性ε0的影響

2.2吸附膜的界面擴(kuò)張黏性

黏性是表征界面吸附膜特性的另一重要參數(shù)，直接與弛豫過(guò)程的特征頻率相關(guān)。對(duì)于吸附膜，至少存在擴(kuò)散-交換的弛豫過(guò)程，必然表現(xiàn)為一定的黏性。黏性對(duì)于界面膜的強(qiáng)度也有很大貢獻(xiàn)，具有一定黏性的界面膜有利于泡沫或者乳狀液的穩(wěn)定。C8C10溶液的表面和界面擴(kuò)張黏性的全頻率譜如圖6所示。

圖6 C8C10溶液的表面和界面擴(kuò)張黏性的全頻率譜

由圖6可以看出，在實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，擴(kuò)張黏性均隨頻率升高通過(guò)一個(gè)極大值，極大值對(duì)應(yīng)的頻率就是該弛豫過(guò)程的特征頻率。由于只通過(guò)一個(gè)極大值，說(shuō)明表面和界面的性質(zhì)由一個(gè)主要弛豫過(guò)程控制。

界面擴(kuò)張黏性全頻率譜的特征可以用擴(kuò)張黏性的最大值εi0及其對(duì)應(yīng)頻率ωi來(lái)表征。表面活性劑濃度對(duì)表面和界面擴(kuò)張黏性最大值對(duì)應(yīng)頻率的影響如圖7所示。

圖7表面活性劑濃度對(duì)表面和界面擴(kuò)張黏性最大值對(duì)應(yīng)頻率的影響

由圖7可以看出，對(duì)于C8C10和C10C8，無(wú)論是表面還是界面，ωi均隨濃度增大而升高。這是兩方面因素共同影響造成的：①主控的弛豫過(guò)程從慢過(guò)程變?yōu)榭爝^(guò)程；②主控的弛豫過(guò)程的特征頻率變快。

對(duì)比圖4和圖7可以看出，ωi隨濃度的變化趨勢(shì)與ω0十分相似：對(duì)于表面吸附膜，C10C8的ωi在整個(gè)實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)均明顯低于C8C10。這是由于羥基鄰位長(zhǎng)鏈烷基之間存在纏繞，其取向變化產(chǎn)生界面大量分子重排的慢過(guò)程；鄰位烷基鏈越長(zhǎng)，慢過(guò)程的貢獻(xiàn)越大。而對(duì)于界面吸附膜，由于癸烷分子插入界面吸附膜中，擴(kuò)散-交換過(guò)程主導(dǎo)分子的界面行為，C8C10和C10C8具有相似的流體動(dòng)力學(xué)半徑，ωi隨濃度的變化趨勢(shì)變得相似。

表面活性劑濃度對(duì)表面和界面擴(kuò)張黏性最大值的影響如圖8所示。

對(duì)比圖5和圖8可以看出，εi0隨濃度的變化趨勢(shì)與ε0十分相似：對(duì)于表面吸附膜，εi0隨濃度升高通過(guò)一個(gè)極大值，反映了羥基鄰位的長(zhǎng)鏈烷基取向變化造成的表面吸附膜結(jié)構(gòu)的削弱。C10C8的羥基鄰位烷基鏈更長(zhǎng)，界面分子間的相互作用更強(qiáng)，發(fā)生轉(zhuǎn)折的濃度更高，能夠達(dá)到的εi0數(shù)值更高（62 mN/m）。而對(duì)于界面吸附膜，膜性質(zhì)主要由單分子的行為控制，C8C10和C10C8的結(jié)構(gòu)相似，因此，εi0數(shù)值接近。

圖8表面活性劑濃度對(duì)表面和界面擴(kuò)張黏性最大值的影響

3結(jié)論

本文利用界面張力弛豫技術(shù)，研究了不同鏈長(zhǎng)羥基取代烷基苯磺酸鹽C10C8和C8C10在表面和正癸烷-水界面的吸附行為，得到以下結(jié)論：

（1）由于苯環(huán)上磺酸基和羥基均與水相作用，使得羥基鄰位的長(zhǎng)鏈烷基傾向于沿界面伸展，表現(xiàn)出較強(qiáng)的分子間相互作用；羥基對(duì)位的長(zhǎng)鏈烷基則傾向于伸入空氣或油相。

（2）對(duì)于表面吸附膜，界面分子重排的膜內(nèi)過(guò)程控制膜性質(zhì)。羥基鄰位烷基鏈越長(zhǎng)，分子間相互作用越強(qiáng)，表面上主控的弛豫過(guò)程的特征頻率越低。C10C8表現(xiàn)出更高的極限擴(kuò)張彈性和擴(kuò)張黏性最大值。

（3）對(duì)于界面吸附膜，癸烷分子插入界面吸附膜中，破壞了分子間強(qiáng)相互作用，擴(kuò)散-交換過(guò)程控制膜性質(zhì)。C10C8和C8C10具有相似的流體動(dòng)力學(xué)半徑，表現(xiàn)出相近的極限擴(kuò)張彈性和擴(kuò)張黏性最大值。