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10種常用表面活性劑水溶液的表面張力測定、泡沫的產(chǎn)生和測試（一）
來源：日用化學(xué)工業(yè) 瀏覽 1716 次 發(fā)布時間:2025-02-20
摘要:選取了10種常用表面活性劑，比較了其水溶液的表面張力，使用DFA100動態(tài)泡沫分析儀研究了其泡沫體積、泡沫密度和泡沫穩(wěn)定性等性質(zhì)，并通過皮爾遜相關(guān)系數(shù)來闡明泡沫特性各個指標間的相關(guān)性。結(jié)果表明：甲基椰油?；；撬徕c具有最優(yōu)的起泡性；椰油酰谷氨酸二鈉和椰油酰氨基丙酸鈉的泡沫最綿密；甲基椰油?；；撬徕c和椰油酰谷氨酸二鈉的泡沫形態(tài)穩(wěn)定性和泡沫密度穩(wěn)定性最好，最差的為辛酰/癸酰氨丙基甜菜堿，而泡沫體積穩(wěn)定性最好的是辛酰/癸酰氨丙基甜菜堿。皮爾遜相關(guān)系數(shù)分析結(jié)果表明：表面活性劑溶液的表面張力越低，產(chǎn)生的泡沫會越綿密；泡沫越豐富，泡沫含液量會越大；初始泡沫密度越大，泡沫體積的坍塌會越快；排液速率越大，泡沫數(shù)量的減少會越快。
表面活性劑可以降低液體表面張力，以促進溶液中泡沫的生成，一般來說，表面張力低、表面黏彈性高的溶液被認為是良好的發(fā)泡溶液。表面活性劑溶液產(chǎn)生的泡沫是一種非常重要的氣/液分散體系，廣泛應(yīng)用于日常生活和工業(yè)用途中，如化妝品、消防、石油回收和洗滌劑等。泡沫特性主要通過泡沫形成的難易程度（起泡性）和泡沫坍塌的難易程度（穩(wěn)定性）這兩個重要的指標來表征。泡沫作為一種熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)，其穩(wěn)定性通常以泡沫體積保留率、泡沫密度保留率以及排水速度等參數(shù)來表征。以往的研究表明，消泡過程主要是由于液體排水和氣泡聚并引起的，與泡沫的起泡性、體積等性質(zhì)沒有直接關(guān)系，其起泡性和泡沫穩(wěn)定性涉及許多物理因素，因此，評估泡沫的特性還需要更多的方法和論證。
表面活性劑對泡沫的穩(wěn)定起著非常重要的作用，這些表面活性分子吸附在氣液界面，降低了界面能，提高了泡沫的穩(wěn)定性。此前，人們對泡沫穩(wěn)定性機理進行了大量的研究，但某些機理仍不清楚，如能較大程度降低表面張力的表面活性劑，一些具有良好的起泡性和泡沫穩(wěn)定性，另一些則不理想。為了更好地闡明表面活性劑與泡沫性能的關(guān)系，本研究使用K100C表面張力儀和DFA100動態(tài)泡沫分析儀研究10種常用表面活性劑溶液的表面張力和泡沫性能，為清潔類化妝品的配方設(shè)計和優(yōu)化提供更多的理論支持。
1實驗部分
1.1主要材料、試劑與儀器
月桂醇聚醚磺基琥珀酸酯二鈉（w=40%）、椰油酰兩性基乙酸鈉（w=38.5%）、辛酰/癸酰氨丙基甜菜堿（w=43%），贏創(chuàng)特種化學(xué)（上海）有限公司；椰油酰谷氨酸二鈉（w=29%）、月桂醇聚醚硫酸酯鈉（w=70%）、椰油酰胺丙基甜菜堿（w=45%），巴斯夫（中國）有限公司；甲基椰油?；；撬徕c（w=30%），萊寶康日化（上海）有限公司；磺酸羥丙酯月桂基葡糖苷交聯(lián)聚合物鈉（w=32%），Colonial Chemical，Inc.；PEG-80失水山梨醇月桂酸酯（w=70%），禾大化學(xué)品（上海）有限公司；椰油酰氨基丙酸鈉（w=30%），上海中獅科技發(fā)展有限公司；無水檸檬酸（ACS級），上海源葉生物科技有限公司；氫氧化鈉（分析純），江蘇強盛功能化學(xué)股份有限公司。
ME3002E電子天平，梅特勒-托利多儀器有限公司；IKA C-MAG HS 10加熱型磁力攪拌器，愛卡（廣州）儀器設(shè)備有限公司；DFA100動態(tài)泡沫分析儀、表面張力儀，芬蘭Kibron公司。
1.2測試樣品配制
活性物含量為2.50 g/L的表面活性劑待測液的配制：根據(jù)表面活性劑原料中活性物的含量（w，%）進行計算后，準確稱取含活性物2.50 g的表面活性劑原料，加入蒸餾水，低速磁力攪拌至溶解，用檸檬酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至6.0，補足剩余少量蒸餾水至1 000 mL。
1.3表面活性劑溶液表面張力的測定
使用K100C表面張力儀測定表面活性劑溶液的表面張力，取60 mL活性物含量為2.50 g/L的表面活性劑待測液加入專用樣品杯中，將鉑金板灼燒后掛至天平上，用控制板上的升降按鈕升高樣品臺，使液面接近固定好的鉑金板，之后點擊確認按鈕，天平自動測量，測量完畢后記錄實驗結(jié)果，每種樣品均重復(fù)測量3次。
1.4泡沫的產(chǎn)生和測試
通過DFA100動態(tài)泡沫分析儀產(chǎn)生泡沫并檢測其泡沫性能。裝樣容器由一個玻璃圓筒組成，圓筒底部的固定攪拌槳可設(shè)定攪拌條件。將50 mL的表面活性劑待測液加入上述玻璃圓筒中，設(shè)定好測試程序，攪拌速度4 000 r/min，攪拌時間120 s，泡沫產(chǎn)生后系統(tǒng)檢測運行10 min。每次運行后，用蒸餾水清洗玻璃圓筒和攪拌槳。所有泡沫實驗均為3次重復(fù)。通過DFA100內(nèi)置軟件對泡沫體積、泡沫密度、泡沫穩(wěn)定性等進行分析，主要測試參數(shù)及其定義如表1所示。
表1泡沫測試的主要參數(shù)及其定義
1.5數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析
所有實驗均重復(fù)三次，結(jié)果以“平均值±標準差”表示。使用軟件IBM SPSS Statistics 27.0.1版進行統(tǒng)計分析，使用Graphpad Prism 9.5.0軟件對實驗數(shù)據(jù)進行作圖，使用Origin 2022進行相關(guān)性分析。