近年來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)氧乙烯基(EO)的引入大大提高了表面活性劑的耐溫耐鹽等性能。文獻(xiàn)中對(duì)烷基鏈相同但氧乙烯基數(shù)不同的同系列表面活性劑研究相對(duì)較少，本工作通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)室合成的3種不同聚合度的脂肪醇聚醚磺酸鹽的界面性能、耐溫耐鹽等性能進(jìn)行對(duì)比，探究了在疏水鏈不變的情況下聚合度變化對(duì)表面活性劑界面性能的影響。

界面張力

在50℃，用XZD-5型旋轉(zhuǎn)滴超低界面張力測(cè)定儀測(cè)定煤油與表面活性劑水溶液的界面張力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

由圖1可以看出，隨著測(cè)試時(shí)間的推移，脂肪醇聚醚磺酸鹽與煤油之的界面張力逐漸減小并趨于穩(wěn)定。3種表面活性劑界面張力隨聚合的增大先減小后增大，其中AESO-3界面張力值最大，AESO-6界面張力值最小為6.03×10-2mN/m。

圖1 AESO-n水溶液與煤油的界面張力隨時(shí)間的變化

非離子-陰離子表面活性劑中引入的EO基團(tuán)能夠改變其親水親油平衡，親水親油平衡值(HLB)決定其能否在油水界面形成穩(wěn)定的吸附膜。HBL值偏大或偏小時(shí)，表面活性劑分子在水相或油相中溶解度過(guò)大，不易在油水界面吸附產(chǎn)生低界面張力。EO聚合度較小時(shí)其在分子中主要體現(xiàn)疏水作用，所以AESO-3表面活性劑HBL值偏小，在油相中的溶解度過(guò)大不利低界面張力的形成；隨著EO聚合度的增大，EO基團(tuán)親水性增強(qiáng)，HBL值增大，界面張力降低；隨著聚合度繼續(xù)增加，表面活性劑在水中的溶解度增加，同時(shí)氧乙烯鏈在油水界面吸附時(shí)，鏈段之間相互交錯(cuò)更容易以卷曲的形式存在[14]，二者共同作用導(dǎo)致界面張力有增大的趨勢(shì)。表面活性劑的HBL值可以由下式估算，常見(jiàn)HBL基團(tuán)數(shù)見(jiàn)表1。

HBL=7+∑(親水基團(tuán)數(shù))-∑(親油基團(tuán)數(shù))

耐溫性

實(shí)驗(yàn)測(cè)定了3種表面活性劑在不同溫度下3 h末的界面張力穩(wěn)定值，結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2可以看出，AESO-3界面張力值隨著溫度的升高而增加，AESO-6和AESO-9界面張力值始終保持在10-2mN/m數(shù)量級(jí)，說(shuō)明隨著EO聚合度的增加表面活性劑的耐溫性能提高。這主要是脂肪醇聚醚磺酸鹽在形成膠束時(shí)烷基鏈向內(nèi)、聚氧乙烯鏈向外并與水分子之間形成氫鍵，增強(qiáng)了表面活性劑分子的親水性，高溫會(huì)破壞聚氧乙烯鏈與水分子之間的氫鍵作用導(dǎo)致親水性下降。隨著聚合度的增加表面活性劑分子與水分子之間氫鍵數(shù)增多，使得表面活性劑在高溫下也具有較好的界面性能。

耐鹽性

從圖2可以看出，隨著礦化度的增加，AESO-3的界面張力先降低后升高，AESO-6和AESO-9界面張力降低到平衡值后基本保持穩(wěn)定，在礦化度達(dá)到120 000 mg/L時(shí)界面張力仍能達(dá)到10-2mN/m數(shù)量級(jí)，這說(shuō)明EO聚合度的增加提高了脂肪醇聚醚磺酸鹽的耐鹽性能。這一現(xiàn)象可以用無(wú)機(jī)鹽對(duì)表面活性劑在溶液中的聚集形態(tài)的影響來(lái)解釋[15]。通常表面活性劑中的雙親基團(tuán)各自趨向于自身親和力強(qiáng)的溶液中，在油水界面規(guī)則排列形成一層親水基向外、憎水基向內(nèi)的薄層，溶液中濃度達(dá)到一定時(shí)，表面活性劑分子發(fā)生聚集形成膠束。加入適量無(wú)機(jī)鹽，無(wú)機(jī)鹽正離子受靜電作用會(huì)在親水基附近聚集能夠降低親水基之間的靜電排斥、改變表面活性劑在界面的堆積形態(tài)，從而降低油水界面張力；隨著無(wú)機(jī)鹽濃度繼續(xù)增大，無(wú)機(jī)鹽離子對(duì)表層進(jìn)一步壓實(shí)，油相無(wú)法進(jìn)入膠束中導(dǎo)致界面張力增大。而對(duì)于非離子-陰離子表面活性劑，中性親水基團(tuán)EO的引入減弱了無(wú)機(jī)鹽對(duì)界面親水基的靜電作用，從而使其在礦化度較高的時(shí)候仍然能夠保持良好的界面活性。