2結果與討論

2.1吸附膜的界面擴張彈性

彈性是表征界面吸附膜強度的最直觀的數(shù)據(jù)。界面上吸附分子間存在相互作用，當外力作用在界面膜上時，界面膜產(chǎn)生形變，吸附分子間的距離發(fā)生變化，分子間相互作用力隨之改變，界面膜彈性定量地描述了形變條件下的相互作用力變化程度。

2.1.1表面和界面擴張彈性的全頻率譜

本文對界面膜施加擴張/壓縮形變，監(jiān)測了界面張力躍遷后的衰減特性，計算得到界面膜的彈性。C8C10溶液的表面和界面擴張彈性的全頻率譜如圖2所示。

圖2 C8C10溶液的表面和界面擴張彈性的全頻率譜

由圖2可以看出，在實驗濃度范圍內(nèi)，擴張彈性均隨頻率升高逐漸增大，直到達到平臺值。這是由于對于吸附膜而言，有兩種方式對抗外界施加的形變：①改變分子間距；②通過擴散-交換過程，改變界面吸附分子數(shù)量。若界面膜通過改變界面吸附數(shù)量的方式對抗形變，外界做的功就被耗散在環(huán)境中，界面膜不儲存能量，彈性較低。極端條件下，外界施加的形變足夠緩慢，擴散-交換過程在形變過程中充分發(fā)生，則形變后的界面組成與形變前相同，彈性為零；而如果形變足夠快，界面與體相間不存在分子交換，外界做功全部轉化為膜的彈性，此時的擴張彈性稱之為極限擴張彈性ε0，其定義式為：

由式（5）可以看出，ε0定量表征界面分子數(shù)量（Γ）發(fā)生變化時相互作用力的變化程度，對于給定體系為常數(shù)。界面膜的擴張彈性數(shù)值一旦達到ε0，繼續(xù)增大頻率，則彈性不再增大。因此，對于任何吸附膜，其擴張彈性的全頻率譜均為從零增大到ε0的曲線，曲線的特征通過彈性開始升高的頻率ω1、ε0的數(shù)值和達到ε0的頻率ω0描述，如圖2（a）所示。

2.1.2濃度對ω1的影響

表面活性劑濃度對表面和界面擴張彈性全頻率譜上ω1的影響如圖3所示。

圖3表面活性劑濃度對表面和界面擴張彈性曲線上ω1的影響

擴張彈性數(shù)值開始上升，意味著擾動前后界面膜的組成開始變化，擴散-交換過程不能完全消除形變的影響。因此，ω1反映了界面分子與體相間交換的難易程度：ω1值越低，則擴散-交換過程越慢，界面與體相間的分子交換越困難。

由圖3可以得出如下幾點結論：

（1）對于C8C10和C10C8，無論是表面還是界面，ω1均隨濃度增大而升高。這是由于隨表面活性劑濃度升高，擴散-交換過程加快造成的。

（2）羥基取代烷基苯磺酸鹽在界面上的吸附有其獨特性，由于苯環(huán)上磺酸基和羥基的“定位”作用，使得羥基鄰位的長鏈烷基傾向于沿界面伸展，而羥基對位的長鏈烷基則傾向于伸入空氣或油相。因此，界面分子中羥基鄰位的烷基之間表現(xiàn)出較強的相互作用。C8C10和C10C8是一對同分異構體，C10C8分子中羥基鄰位的烷基更長。當C10C8分子吸附到表面上時，分子間的相互作用更強，擴散-交換過程更慢，因此，C10C8的ω1在整個實驗濃度范圍內(nèi)均低于C8C10。

（3）當表面活性劑分子吸附到癸烷-水界面上時，癸烷分子插入界面吸附膜中，破壞了分子間相互作用；同時，C8C10分子中伸向油相的烷基鏈更長，與油分子的相互作用更強，其擴散-交換過程變得比C10C8更慢，因此，對于界面吸附膜，C10C8的ω1在整個實驗濃度范圍內(nèi)均高于C8C10，表現(xiàn)出與表面完全不同的趨勢。

（4）還需指出的是，對于C8C10，其界面上的ω1明顯低于表面，也充分說明羥基對位的長鏈烷基與油分子間存在較強的相互作用。