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氟硅表面活性劑(FSS)水溶液表面張力、發(fā)泡力、乳化力測定（三）
來源：陜西科技大學學報 瀏覽 939 次 發(fā)布時間:2025-01-22
與FPHMS曲線相比，圖1中FSS曲線在3445（w，vO-H）cm-1處的弱峰包為分子中O-H特征伸縮振動峰；而在2965——2873（m,vC-H,CH3、CH2）、1456（w,δC-H,CH3、CH2）cm-1處峰變寬增強，此乃由引入到FPHMS上的聚醚分子中所含的大量亞甲基引起；而1367 cm-1、1210 cm-1（m,vC-F,CF3）C-F伸縮振動峰減弱；1262 cm-1[m,δC-H,Si（CH3）2]、840[w,vSi-C,Si（CH3）3,Si（CH3）2]和800 cm-1[m,vSi-C,Si（CH3）2]處（CH3）3SiO-、~Si（CH3）2O-的特征吸收帶峰減弱，歸因于聚醚基被引入FPHMS中后導致~C2H4CF3、（CH3）3SiO-、~Si（CH3）2O-在整個分子中所占的比例減小之故。另外，1100 cm-1——1150 cm-1處聚醚基中的C-O-C伸縮振動吸收峰，它與聚硅氧烷在1027 cm-1——1068 cm-1特有的Si-O-Si伸縮振動吸收峰部分重疊，引起Si-O-Si峰形發(fā)生變化；1456 cm-1、1350 cm-1和953 cm-1三處為聚醚鏈節(jié)~[C2H4O]n-、~[C3H6O]n-的特征吸收峰；更主要的是Si-H在2160 cm-1和910 cm-1處振動吸收峰完全消失，而烯丙基聚醚中CH2=CH-在1640——1645 cm-1處伸縮振動吸收峰沒有出現(xiàn)，均可說明FPHMS和烯丙基聚醚之間的硅氫加成反應確實發(fā)生。證明烯丙基聚醚接枝到FPHMS分子鏈上，檢測表明合成達到預期的目標物FSS.
2.2 FSS的界面性能
FSS的質(zhì)量濃度（ρ）對其在水中的表面張力（γ）的影響如圖2所示。
圖2 FSS的質(zhì)量濃度與其水溶液表面張力的關(guān)系
由圖2可看出，曲線轉(zhuǎn)折點對應FSS的lgρ=-3.0，即ρ=1×10-3g·mL-1或1.0 g·L-1，故其臨界膠束濃度（cmc）為1.0 g·L-1，此時表面張力（γcmc）為23.5 mN·m-1.由此可見，合成的FSS能使水的表面張力由約72 mN·m-1降至23.5 mN·m-1，說明該表面活性劑表面活性優(yōu)良。
2.3 FSS的泡沫性能
發(fā)泡力和穩(wěn)泡性是描述表面活性劑溶液泡沫性能的重要指標，采用振蕩法測定FSS的泡沫性能，并與SDS、CTAB進行比較，結(jié)果見表1.
由表1可見，與陰離子表面活性劑SDS、陽離子表面活性劑CTAB相比，合成的氟硅表面活性劑FSS，無論在發(fā)泡力還是穩(wěn)泡性方面，都有明顯不同。FSS的泡沫性能較弱，特別是泡沫產(chǎn)生后易消失，屬低泡性表面活性劑，有利于在溢流噴射等紡織工序及要求泡沫性能不高的場合中應用。
表1 FSS與SDS、CTAB的發(fā)泡力和穩(wěn)泡性比較
2.4 FSS的増溶力和乳化力
增溶力和乳化力也是表面活性劑的重要性能指標，表2列出了FSS的乳化力和增溶力測試結(jié)果，并與SDS、CTAB的性能進行對比。
表2 FSS的乳化力和增溶力
由表2可看出，F(xiàn)SS對苯的增溶力為13.7，比十二烷基硫酸鈉（SDS）對苯的增容力11.3要稍好些，與十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）的增溶力14.0相當。對煤油的乳化力，CTAB最好，SDS次之，F(xiàn)SS最低。但對50#機油的乳化力，SDS很好，F(xiàn)SS次之，CTAB的要差些。而對苯的乳化力，SDS要稍好些，F(xiàn)SS與CTAB的相仿。說明乳化煤油時，F(xiàn)SS不如SDS和CTAB，而乳化50#機油時，F(xiàn)SS比CTAB的要好，但大不如SDS的；乳化苯時，F(xiàn)SS比SDS的稍差，與CTAB的相仿。
2.5 FSS在硬水中的穩(wěn)定性
參照GB 7381-87所述方法，對合成得到的氟硅表面活性劑FSS在硬水中的穩(wěn)定性進行了測定，結(jié)果如表3.
表3硬水中穩(wěn)定性測定數(shù)據(jù)
由表3知，F(xiàn)SS在硬水中的評分總和為75，可得出氟硅表面活性劑FSS的平均穩(wěn)定性為5級，另外，F(xiàn)SS在硬水中的每組評分值和均為25，從差示穩(wěn)定性評分標準可知，F(xiàn)SS的差示穩(wěn)定性也為5級。綜合評定分析表明：FSS在硬水中的穩(wěn)定性很好。
3結(jié)論
（1）1,3,5-三甲基~1,3,5-三（3′，3′，3′~三氟丙基）環(huán)三硅氧烷（D3F）、八甲基環(huán)四硅氧烷（D4）、四甲基環(huán)四硅氧烷（D4H）、六甲基二硅氧烷（MM）、烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚（F6）經(jīng)酸催化開環(huán)聚合反應、硅氫加成反應合成出了一種新型氟硅表面活性劑（FSS）。用紅外光譜（IR）確證合成的產(chǎn)物為預期的FSS.
（2）FSS水溶液的臨界膠束濃度（cmc）為1.0 g·L-1，cmc處的表面張力（γcmc）為23.5 mN·m-1.與陰離子表面活性劑SDS和陽離子表面活性劑CTAB相比，F(xiàn)SS的泡沫性能較弱，泡沫產(chǎn)生后較易消失。
（3）質(zhì)量分數(shù)為0.5%的FSS水溶液對苯的増溶力為13.7，對煤油、50#機油和苯的乳化力分別是9 s、27 s和28 s，F(xiàn)SS在硬水中的穩(wěn)定性很好達5級。