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数量:11 (6)实验研究聚合物和表面活性剂的水溶液之间的互动
收到:2016年10月31日;接受:2016年11月19日;发表:2016年11月28日
引用:卡米尔侯赛因·T·m·实验研究聚合物和表面活性剂的水溶液之间的互动。化学抛光工艺印第安纳j . 2016; 11 (6): 110。
文摘
本研究的目的是探讨水溶性聚合物之间的相互作用与阴离子表面活性剂(黄原胶),钠十二烷基硫酸盐(SDS)和阳离子表面活性剂溴化cetyltrimethylammonium (CTAB),在两个温度下利用电导率测量310.15 K和318.15 K。surfactant-polymer交互的行为被发现依赖于表面活性剂和聚合物浓度。临界聚集浓度(Cac)后,水溶性聚合物与表面活性剂之间的相互作用开始,高于临界胶束浓度(Cmc),正常胶束形成开始,没有进一步的变化的聚合物是由表面活性剂饱和电导率的解决方案特定的聚合物溶液的浓度。Cac和Cmc与聚合物浓度增加。自由能量的聚合、ΔGagg胶束化,ΔGmic,和转让,ΔGt与表面活性剂和绑定交互聚合物计算。的负面价值观ΔGt确认表面活性剂与聚合物相互作用的可行性。
关键字
聚合物;表面活性剂;导率;聚合;Cac;Cmc
介绍
聚合物和表面活性剂混合物是常见的,在许多工业配方如食品、医药、化妆品、和石油工业。众所周知,包含解决方案聚合物和表面活性剂能增加分子间的相互作用,可能会影响其流变和理化性质。聚合物和表面活性剂之间的相互作用已被广泛研究行业的广泛应用。具体利益聚合物和离子/阳离子表面活性剂系统因其特有的物理化学性质在不同的可能的组合。表面活性剂(通常称为表面活性剂)有能力之间的界面张力降低水溶液和其他一些阶段。两亲分子,他们是由一个非极性疏水部分,通常包含仅直支链烃或氟碳链碳原子,这是附加一个极性或离子部分(亲水)。亲水部分可以离子,非离子和两性离子,伴随着反离子在过去的两个例子。分散的合作行动和水分子之间的氢键倾向于紧缩的烃链水和这些链称为疏水。polymer-surfactant交互的基本原理讨论了夸克,(1]戈达德和Anantha padmanabhan [2),和其他(3- - - - - -5]。Nedjhioui et al。4]还发现黄原胶解决方案的同样的行为在其他表面活性剂的存在。解决方案中的碱的存在显著影响表面和界面的紧张。众所周知,包含两个解决方案聚合物和表面活性剂能增加分子间的相互作用,可能会影响其流变和理化性质。这样的交互也显示特性,取决于聚合物和表面活性剂电荷和疏水性,聚合物的构象和添加剂的存在,如盐。人们普遍认为聚合物和表面活性剂的疏水特性的交互负责。这些交互的本质已经研究了几十年,并广为记载(6- - - - - -14]。显著变化的物理化学和流变特性的系统。polymer-surfactant交互研究可以以两种方式完成。在第一个,聚合物被认为是被表面活性剂物质影响,第二种方式,表面活性剂被认为是影响聚合物的物质。在第一种情况下,表面活性剂吸附在聚合物网站扰乱表面活性剂胶束的形成。另外,在第二种情况下表面活性剂分子协会大分子促进胶束化的现象。考试的进化理化和流变特性的系统,根据化学性质和成分的浓度,可以建立这些因素之间的关系和系统反应,如表面张力、粘度和电导率。Minatti和Zanette15显示CAC的变化和聚氧化乙烯聚合物饱和点(PSP)和十二烷基硫酸钠(SDS)系统在不同氯化钠浓度。Fishman和Elrich16]研究了水的相互作用与SDS保利(N-vinylpyrrolidone)。电导率和粘度测量的相关性与平衡透析提出了测量。Hemar et al。17]研究了液滴尺寸的变化,表面覆盖和乳化稳定性的乳剂形成有30% (w / w)豆油,和水溶液含有1%或3% (w / w)酪蛋白酸钠和不同浓度的黄原胶。看来乳化乳剂的稳定性由酪蛋白酸钠的混合物和黄原胶更密切相关的结构和流变学乳液本身而非水相的流变学。尼尔森et al。18发现添加亲水聚合物范围在0 ppm到10000 ppm对表面活性剂主要性能几乎没有影响。在某些情况下,添加亲水聚合物可以减少由于竞争吸附表面活性剂吸附饱和值。Surfactant-polymer交互,对于non-associating系统,对表面活性剂/聚合物核心洪水没有影响。在更大的范围内,聚合物提供流动性的控制和更高的毛细管数由于粘度增加。汉et al。19]给出了简要回顾现状1990年之后聚合物驱的试验和现场试验结果,黄原胶洪水和组合化学的洪水提高原油采收率(采油)技术和他们的未来在中国。汗等。20.]研究了水溶性之间的互动聚合物和阴离子表面活性剂的表面张力和电导率测量。SDS和十二烷基苯磺酸钠(sdb)被用作表面活性剂而聚丙烯酰胺(PAA),商业级部分水解聚丙烯酰胺(PHPA)和黄原胶作为水溶性聚合物。因此大多数的研究仅局限于阴离子表面活性剂。
因此,我们可以说,许多研究已经报道了不同聚合物和阴离子表面活性剂,但有限的工作已经报道了交互的黄原胶与SDS和CTAB表面活性剂在不同的温度下。因此,本研究[21)描述聚合物之间的相互作用(黄原胶)和阴离子表面活性剂SDS,阳离子表面活性剂CTAB在不同浓度通过测量溶液的电导率和疏水性的影响和分子的相互作用在不同的温度下。
材料和方法
聚合物黄原胶(平均mol. wt = 25000, Himedia,印度在本研究中使用。两个表面活性剂,溴化cetyltrimethylammonium CTAB(≥99.0%,默克公司,德国)和SDS, SDS (mol. wt = 288.38,默克公司德国,纯度≥90.0%)被用作收到。这些产品被使用,因为它们广泛应用于工业(11- - - - - -14]。
SDS的分子结构,CTAB表面活性剂和聚合物所示图1。
图1:分子结构。SDS, b, CTAB和c。黄原胶。
准备的解决方案
不同浓度的表面活性剂和聚合物的水溶液都是刚做好的使用电磁搅拌器形成一个一致的齐次解低每分钟旋转,以避免任何机械降解。适当数量的表面活性剂和聚合物溶解在蒸馏水仔细大约15分钟。各种浓度近似的Cac和Cmc SDS, CTAB为本研究选择。聚合物(黄原胶)是在100年,700年,浓度1200 ppm。这些范围的选择与这些化合物用于工业应用(4,20.,21]。
电导率的测量
在目前的调查,溶液的电导率是衡量数字电导仪(Systronics Conductivity-TDS计308,范围0.1μS 100 mS,精度±1%的F.S.±1位,印度)。仪器被正确校准与氯化钾已知浓度的解决方案(0.1,0.01,0.001)之前的读数。电导率测量运行进行了通过添加逐步集中表面活性剂股票解决方案进入恒温器溶剂(软化的双重蒸馏水电导率1到2×106S·厘米1或溶剂包含不同黄原胶的ppm解决方案的。电导率进行了运行在两种不同温度下310.15 K和318.15 K。温度保持在恒温水浴热稳定性的±0.1 k . 25毫升的聚合物溶液组成的适量的黄原胶在水中被传导单元在所需的温度。然后一个已知数量的股票表面活性剂溶液与聚合物溶液添加相同。通过这种方式,精确的电导聚合物+表面活性剂混合物在完整的摩尔分数范围水黄原胶。
电导率的情节(κ)与(表面活性剂)被用来计算CAC和CMC的表面活性剂如前所述。
结果与讨论
聚合物和表面活性剂之间的相互作用已经被观察到的电导率测量。有和没有聚合物水溶液的电导率除了分离阳离子和阴离子聚合物和表面活性剂。因此,解决方案的电导率与分离,因此聚合物和表面活性剂之间的相互作用。图2(a和b)代表特定的电导率SDS浓度的函数,在没有和聚合物在不同的温度下的存在。图中显示,电导率随表面活性剂浓度的增加。断点(Cmc)也明确确定聚合物的电导率的情节没有分别为310.15 K和318.15 K。电导率随温度上升。浓度曲线的转折点是Cmc。高于这个浓度,污水的电导率和表面活性剂浓度减少,因为自由SDS离子贡献更多的溶液电导率与离子胶束相同,温度310.15 K和318.15 K。
图2:黄原胶对SDS电导率的影响K 310.15 (a)和(b) 318.15 K。
在聚合物的存在,故事情节是向上转移表现出更高的电导率值在不同浓度的聚合物。表面活性剂溶液的高导电性聚合物的存在可能是由于高流动性的钠离子表面活性剂在离子络合聚合物相比,其相对强劲削与SDS胶束在聚合物中所示的缺失图3和4。此外,polymer-surfactant复杂可能由表面活性剂胶束绑定到聚合物,使钠离子的高流动性的胶束。polymer-surfactant复合物的形成的证据可能会观察到的行为特征电导率情节Cac和Cmc的浓度范围内20.]。
图3:黄原胶对CTAB电导率的影响在310.15 K。
聚合物分子的Cmc值在高于聚合物分子的价值观没有,这表明聚合表面活性剂胶束形成之前。不同浓度的聚合物,Cac和Cmc随着聚合物的浓度增加而增加。进一步与阳离子表面活性剂聚合物之间的相互作用(CTAB)也可能观察到的电导率测量。图3。代表特定的电导率(CTAB)的函数,在没有和聚合物的存在。图显示电导率随温度增加和增加浓度的CTAB的解决方案。断点(Cmc)也明确确定聚合物的电导率的情节没有如上所示的数据为310.15 K。在聚合物的存在,故事情节是向上转移表现出更高的电导率值与不同浓度(100 ppm, 700 ppm, 1200 ppm)的聚合物。在大多数情况下,电荷在聚合物固定或正面或负面,这可能与表面活性剂的相互作用的一个给定的类型可以收取合理的定义。当相反电荷的存在,然而,预期的高度的静电相互作用通常是发现发生。在水溶液中,表面活性剂绑定通过静电吸引的结果通常是降低体系的粘度,聚合物的溶解性,至少的逆转,和减少有效的表面活性剂的浓度。类似的趋势观察到318.15 K所示图4。高温Cac和Cmc都比较高。
图4:黄原胶对CTAB电导率的影响在318.15 K。
当聚合物与表面活性剂相互作用polymer-surfactant复杂的形成开始,然后达到一个国家,这与带电高分子聚合链的高分子复合黄原胶。后逐步添加表面活性剂在水溶液中的一个转折点的曲线称为Cmc达到内外黄原胶的浓度100 ppm降水发生。
Cac的价值观,Cmc为不同surfactant-polymer组合电导率测量给出的表1。
| 黄原胶(ppm) | 温度(K) | CTAB | SDS | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Cac(更易/ dm3) | Cmc(更易/ dm3) | Cac(更易/ dm3) | Cmc(更易/ dm3) | ||
| 0.00 | 310.15 | - - - - - - | 0.950 (0.990)一个 | - - - - - - | 8.80 (10.0)一个 |
| 318.15 | - - - - - - | 2.05 | - - - - - - | 9.60 | |
| One hundred. | 310.15 | 0.2 | 0.75 | 2。0 | 10.0 |
| 318.15 | 0.4 | 1.15 | 2。2 | 11.0 | |
| 700年 | 310.15 | 降水 | 降水 | 2。6 | 11.6 |
| 318.15 | 降水 | 降水 | 3所示。2 | 11.6 | |
| 1200年 | 310.15 | 降水 | 降水 | 4 | 10.2 |
| 318.15 | 降水 | 降水 | 3所示。5 | 10.5 | |
| 一个文学价值(Kabir-ud-Din * m . a .擦,a z纳,期刊。化学。B 114 (2010) 6354) | |||||
表1:Cac的值,Cmc CTAB和SDS的解决方案包含不同重量百分比的黄原胶从电导率测量(决定)。
胶束电离程度(g)通过计算线性部分的斜率之间的比例高于和低于电导率概要文件的断点,Cac的决心,Cmc,免费的能源的聚合,ΔGgg,免费的能源胶束化,ΔG麦克风,自由能源的转让、ΔGt与绑定相关联的,表面活性剂和聚合物之间的交互,可以使用以下公式计算:
ΔGgg= RT (2−g1)lnXCac(1)
ΔG麦克风= RT (2−g2)lnXc(2)
ΔGt=Δ克gg−ΔG麦克风(3)
其中R是气体常数= 8.3144 J /摩尔K, T是开尔文温度(K)。
胶束的电离程度(g)通过计算线性部分的斜率之间的比例高于和低于电导率的断点配置文件。因此,两个值,即g1和g2,得到不同温度下的电导率图310.15 K和318.15 K。更大的复杂的胶束的g值的增加离子离解度的表面活性剂和聚合物之间的相互作用。最高的价值显示了衣柜配件SDS胶束的表面活性剂。衣橱里合适的表面活性剂和低浓度增加更高浓度的聚合物21]。
ΔG的负值t确认表面活性剂和聚合物之间的相互作用的可行性9)(表2和3)。
| 黄原胶Ppm | ΔGgg | ΔG麦克风 | ΔGt | 温度K |
|---|---|---|---|---|
| 0 | - - - | 8412.08 | -8412.08 | 310.15 |
| 9991.40 | -9991.40 | 318.15 | ||
| One hundred. | 2591年 | 7540年 | -6949年 | 310.15 |
| 2210.78 | 9704.75 | -7493.97 | 318.15 | |
| 700年 | 2889年 | 8623.82 | -5734.82 | 310.15 |
| 3209.98 | 9530.0 | -6320.0 | 318.15 | |
| 1200年 | 5638年 | 10024.47 | -4386年 | 310.15 |
| 2153.75 | 7715.32 | -5561年 | 318.15 |
表2:ΔG的值ggΔG麦克风和ΔGtSDS。
| 黄原胶ppm | ΔGgg | ΔG麦克风 | ΔGt | Temperatute K |
|---|---|---|---|---|
| 0 | - - - - - - | 2910.41 | -2910.41 | 310.15 |
| 2639.39 | -2639.39 | 318.15 | ||
| One hundred. | -4274.78 | -296.73 | -3978.05 | 310.15 |
| -2181.41 | 595.22 | -2776.63 | 318.15 |
表3:的ΔG值gg,ΔG麦克风和ΔGtCTAB。
结论
在实验结果的基础上,进行了检查阴离子和阳离子表面活性剂和聚合物之间的相互作用通过测量解决方案的导电性,可以得出以下结论。
1。结果表明,有互动与SDS和CTAB表面活性剂和黄原胶,聚合物。
2。阴离子型表面活性剂相互作用强烈与黄原胶相比,阳离子表面活性剂。表面活性剂溶液电导率的增加聚合物的存在。然而,黄原胶和SDS体系被发现的电导率增加超过CATB随着浓度的聚合物固定浓度的表面活性剂。
3所示。ΔG的负值t证实了互动的可行性聚合物和表面活性剂。
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