第２４卷第３期 ２００９年９月 合成技术及应用 Ｖｏ１．２４ Ｎｏ．３ Ｓｅｐ．２００９ ＳＹ．ＴＨＥＴＩＣ ＴＥＣＨ．０Ｌ０ＧＹ Ａ．Ｄ ＡＰＰＬＩＣＡＴ１０ 表面活性剂ＣＴＡＢ与ＮａＳａｌ相互作用性质的研究 余军，张锴 ２０１６２０） （东华大学材料科学与工程学院，上海摘要：通过粘度、电导率、表面张力以及紫外吸收光谱等手段，研究了阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵 （ＣＴＡＢ）与水杨酸钠（ＮａＳａ１）之间的相互作用。结果表明，ＣＴＡＢ与ＮａＳａｌ之间有一定的相互作用，从而使体系表现出较强 的粘度行为，并导致其混合溶液的最大紫外吸收峰发生了红移，同时ＮａＳａｌ／ＣＴＡＢ溶液的电导率以及表面张力也发生了一 定的变化。 关键词：十六烷基三甲基溴化铵；水杨酸钠；粘度；表面张力 中图分类号：ＴＱ４２３．１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－３３４Ｘ（２００９）０３－００１２－０３ 十六烷基三甲基溴化铵（ＣＴＡＢ）是一种重要的 阳离子表面活性剂，具有优良的渗透、柔化、乳化、抗 乌氏粘度计测定每一种溶液流经毛细管的时问，每 一样品重复测定３次，求其算术平均值，将该时间 静电、生物降解性及杀菌等性能，在微乳液体系和材 料的制备中有广泛的应用¨ Ｊ。在以前的文献报道 中，阳离子型表面活性剂ＣＴＡＢ与ＮａＳａｌ相互作用 的研究大多数集中在溶液的粘度变化方面，因为两 者相互作用较强，导致溶液粘度会变大，但在其他方 除以同一温度条件下水的下落时间，即为该溶液的 相对粘度。 ２结果与讨论 ２．１ ＣＴＡＢ／ＮａＳａｌ混合体系的粘度 面研究较少。笔者使用粘度、电导率、紫外光谱与表 面张力等方法考察了阳离子表面活性剂十六烷基三 甲基溴化铵与水杨酸钠的相互作用，结果表明， ＣＴＡＢ与ＮａＳａｌ相互作用较强，溶液性质变化很大。 在ＣＴＡＢ水溶液中，当浓度较小，ＣＴＡＢ是以单 个分子或球形胶束在溶液中存在；当在其中加入 ＮａＳａｌ时，由于该有机负离子的存在降低了表面活 性剂环状胶束之间的斥力，促成了棒状胶束的形成。 对这一确定体系，当负离子物质与阳离子表面活性 １试验 剂的物质的量之比较小时，形成的棒状胶束浓度小， 相互间的距离较远，所以对体系粘度影响较小；当 ＮａＳａｌ的量进一步增加，棒状胶束浓度变大时，棒 状胶束相互间缠绕形成三维空间网状结构，浓度达 １．１试剂与仪器 十六烷基三甲基溴化铵（ＣＴＡＢ）（分析纯），分 子质量３６４．４５，国药集团化学试剂有限公司提供； 水杨酸钠（分析纯），国药集团化学试剂有限公司 提供。 到缠结浓度Ｃ －５］，其ＣＴＡＢ胶束随溶液浓度的变 化如图１所示。 ＣＴＡＢ溶液以及ＣＴＡＢ／ＮａＳａｌ溶液的电导由 在ＣＴＡＢ／ＮａＳａｌ混合溶液中，ＮａＳａｌ的浓度为 １４％时，分别测定了一系列浓度的ＣＴＡＢ／ＮａＳａｌ溶 液的粘度，所得的相对粘度一浓度关系见图２。 ＤＤＳ一１１Ａ电导率仪在２５℃下测定，表面张力在 ＫＩ３１ＳＳ ＤＳＡ１０一ＭＫ２表面张力仪上测定，实验温度 ２５ ｏＣ；溶液相对粘度用乌氏粘度计在２５ ｃＩ二下测定； 从图２可以看出，ＣＴＡＢ／ＮａＳａｌ混合溶液的粘度 随着ＣＴＡＢ浓度的增加而增加。在缠结浓度Ｃ 以 下时溶液的粘度增加较为缓慢，但在Ｃ 以上时，混 溶液紫外吸收光谱在北京普析ＴＵ一１９０１双光束扫 描紫外可见分光光度计上室温下测定。 １．２实验方法 合溶液的粘度则急速增加。其主要原因是： 分别将表面活性剂ＣＴＡＢ和ＮａＳａｌ溶液按照一 ａ）由于水杨酸根离子体积较大，电屏蔽作用较 收稿日期：２００９—０６—２８ 定比例，配制一系列浓度的混合溶液，在磁力搅拌 器上搅拌２ ｈ，溶液静置一段时间待溶解脱泡后，制 成一定浓度的均匀溶液。在超级恒温水浴中，使用 作者简介：余军（１９８２一），男，湖北人，在读硕士，主要从事纤 维成形及其结构性能的研究。 第３期 余军等．表面活性剂ＣＴＡＢ与ＮａＳａｌ相互作用性质的研究 ｌ３ ● ｆ 一 觫 棒状胶束相互缠绕形成的网状结构 图１ ＣＴＡＢ胶束随溶液浓度的变化 图２ ＣＴＡＢ／ＮａＳａｌ体系粘度的变化曲线 强，ＣＴＡＢ分子的正电荷与水杨酸根离子的氧负离 子相互吸引，使其空间相邻； ｂ）水杨酸根离子与ＣＴＡＢ分子之间还存在强烈 的协同作用，从而促使ＣＴＡＢ分子排列更加紧密， 导致组合体系粘度增加Ｌ６ ｊ。利用粘度曲线可以求 得此时ＣＴＡＢ的缠结浓度为Ｃ ＝１１．２％。 ２．２ ＣＴＡＢ／ＮａＳａｌ混合体系的电导率 在ＮａＳａｌ浓度为１４％时，分别测定了一系列浓 度ＣＴＡＢ／ＮａＳａｌ溶液的电导率，所得结果如图３ 所示。 从图３可以看出，随着表面活性剂浓度的增加， 混合溶液的电导率也随之呈上升趋势。这是因为在 ＮａＳａｌ浓度不变的情况下，ＣＴＡＢ浓度的增加，越来 越多的表面活性剂通过相互作用结合在水杨酸根离 子上，使更多的Ｂｒ一被释放至溶液相，并且随着 ＣＴＡＢ的浓度增大，ＮａＳａｌ与ＣＴＡＢ之间相互作用就 越强，导致表面活性剂胶束离解度的增加程度越高， １００ ９０ ８Ｏ ７Ｏ ｇ ６０ 詈 ５Ｏ ４０ ３０ ２０ ｌＯ Ｏ 图３ ＣＴＡＢ／ＮａＳａｌ混合体系的电导率 溶液中的游离Ｂｒ一浓度就越大，从而溶液的电导率 增加。 ２．３ ＣＴＡＢ／ＮａＳａｌ混合体系的紫外吸收光谱 对于每个分子的各个基团，由于电子能级一 定，在紫外吸收光谱图中的相应区域会有一定的最 大吸收峰。两种物质混合后，若没有发生键合作 用，则紫外光谱图上表现为各分子吸收峰的简单叠 加；若发生了键合作用，电子能级会发生改变，光 谱图上会出现新的吸收峰，即最大吸收波长发生了 位移。分别测定ＮａＳａｌ、表面活性剂以及表面活性剂 与ＮａＳａｌ的混合溶液的吸光度，比较了最大吸收波 长及其吸光度的变化，如图４所示。 图４ ＣＴＡＢ／ＮａＳａｌ混合溶液的紫外吸收光谱 由图４可见，混合溶液紫外吸收峰与纯的表面 活性剂以及ＮａＳａｌ相比发生了红移，其最大吸收波 长为３２７ ｎｍ，并且表面活性剂浓度增加时吸光度也 增加，这说明ＣＴＡＢ与ＮａＳａｌ是有键合作用的，可能 是水杨酸根离子与表面活性剂的亲水基团（离子头 基）之间的相互作用而形成。 ２．４ ＣＴＡＢ／ＮａＳａｌ混合体系的表面张力 如图５所示，在浓度为１４％的ＮａＳａｌ溶液中，随 着表面活性剂浓度的增大，混合溶液表面张力呈现 下降趋势，并且下降速率较快。ＣＴＡＢ在低浓度时 １４ 合 成 技 术 及 应 用 第２４卷 暑．， ＩＩ、 恒 幺，士口 就能降低ＮａＳａｌ溶液体系的表面张力，改变ＮａＳａｌ溶 ［Ｊ］．Ｃｅｔｙｈｒｉｍｅｔｈｙｌ ａｍｉｎｏ—ｎｉｕｍ ｓａｌｔｓ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｌｌｏｉｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ 液的界面状态以及性质。 １９５９，１４（１）：５９～７３ ２ Ｈｉｒｏｎｏｂｕ Ｋｕｎｉｅｄａａ，Ｃａｒｌｏｓ Ｒｏｄｒｉｇｕｅｚａ，Ｙｕｓｕｋｅ Ｔａｎａｋａａ Ｍｄ，ｅｔ ａ１．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｄｄｅｄ ｎｏｎｉｏｎｉｃ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ ａｎｄ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｓａｌｔ ｏｎ ｔｈｅ ｒｈｅ— ｏｌｏｇｙ ｏｆ ｓｕｇａｒ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ ａｎｄ ＣＴＡＢ ａｑｕｅｏｕｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｃｏｌｌｏｉｄｓ ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ Ｂ：Ｂｉｏｉｎｔｃｄａｃｅｓ，２００４，３８：１２７～１３． ３张为灿，李干佐，牟建海，等．十六烷基三甲基溴化按蠕虫状胶束 的形成及其性质［Ｊ］．科学通报，２００５ ４ Ｊ Ｐｅｎｆｏｌｄ，Ｅ Ｓｔａｐｌｅｓ，ＩＴｕｃｋｅｒ，ｅｔ ａ１．Ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎａｌ Ｆｌｏｗ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｏｒｄｅ— ｒｉｎｇ ｉｎ Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ Ｍｉｃｅｌｌｅｓ ａｎｄ Ｍｅｓｏｐｈａｓｅｓ［Ｊ］．Ｊ Ｐｈｙｓ Ｃｈｅｍ Ｂ， ２００６，１１０：１０７３～１０８２ ５张文莉，倪良．粘度法研究邻苯二甲酸氢钾／ＣＴＡＢ胶束体系的 相互作用［Ｊ］．化学世界，２００４ ｃｃＴＡＢ，％（ｗ） ６ Ｒｅｋｈａ Ｇｏｓｗａｍｉ Ｓｈｒｅｓｔｈａ，Ｌｏｋ Ｋｕｍａｒ Ｓｈｒｅｓｔｈａ，Ｋｅｎｊｉ Ａｒａｍａ— 图５ ＣＴＡＢ／ＮａＳａｌ混合溶液的表面张力 ｋｉ．Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｗｏｒｍｌｉｋｅ ｍｉｃｅｌｌｅ ｉｎ ａ ｍｉｘｅｄ ａｍｉｎｏ—ａｃｉｄ ｂａｓｅｄ ａｎｉｏｎ． ｉｃ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ ａｎｄ ｃａｔｉｏｎｉｃ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｌｌｏｉｄ ３ 论 ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００７，３１１：２７６～２８４ ７ Ｎａｖｅｅｎ Ｋ Ｐｏｋｈｒｉｙａｌ，Ｊａｙａｎｔ Ｖ Ｊｏｓｈｉ，Ｐｒｅｍ Ｓ Ｇｏｙａ１．Ｖｉｓｃｏｅｌｓａｔｉｃ ｂｅ－ 通过研究阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴 ｈａｖｉｏｕｒ ｏｆ ｃｅｔｙｈｒｉｍｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｂｒｏｍｉｄｅ／ｓｏｄｉｕｍ ｓａｌｉｃｙｌａｔｅ／ｗａｔｅｒ 化铵与水杨酸钠混合溶液的粘度、电导率、紫外光谱 ｓｙｓｔｅｍ：Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｏｌｕｂｉ—ｌｉｓａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｐｏｌａｒｉｔｙ ｏｉｌｓ［Ｊ］．Ｃｏｌｌｏｉｄｓ 与表面张力等，观察到了混合溶液异常的粘度行 ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ Ａ．Ｐｈｙｓｉｅｏｃｈｅｍ Ｅｎｇ，Ａｓｐｅｃｔｓ，２００３，２１８：２０１～２１２ 为，其混合溶液的最大紫外吸收峰发生了红移，且浓 ８蒋萍初，白星．离子型表面活性剂ｌ临界胶束浓度的研究——不同 度对混合溶液的电导率产生了一定影响。同时 添加剂对ＣＭＣ的影响［Ｊ］．２０００，４５（１１）：ｌ１３８ ＣＴＡＢ／ＮａＳａｌ混合溶液的表面张力随着表面活性剂 浓度的增大而快速下降。 参考文献 １ Ｔ Ｎａｓｈ．Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ ｂａｒｒｉｅｒ ｔｏ ｍｉｃｅｌｌｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ ＣＴＡＢ ａｎｄ ＮａＳａｌ Ｙｕ Ｊｕｎ，Ｚｈａｎｇ Ｋａｉ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｄｏｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１６２０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ ＣＴＡＢ ａｎｄ ＮａＳａｌ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ，ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ，ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ ａｎｄ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｓｐｅｃｔｒａ（ｕｖ）．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ＣＴＡＢ ｄｉｓｐｌａｙｓ ａ ｓｔｒｏｎｇｅｒ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｂｅ— ｈａｖｉ０ｒ ｉｎ ａｑｕｅｏｕｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ ＣＴＡＢ．ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＣＴＡＢ ａｎｄ ＮａＳａ１．Ｉｎ ａｄｄｔｉｏｎ．ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ ｔｈｅ ＣＴＡＢ ｓｈｏｗｓ ｕｎｕｓｕａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒｓ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ ａｎｄ ｕｌｔｒａ－ ｖｉｏｌｅｔ ｓｐｅｃｔｒａ（ＵＶ）ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｏｆ ＮａＳａｌ，ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ＣＴＡＢ／ＮａＳａｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｃｈａｎｇｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｅｔｙｈｒｉｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｂｒｏｍｉｄｅ；ｓｏｄｉｕｍ ｓａｌｉｃｙｌａｔｅ，ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ；ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ．
