《表2 表面活性剂测试参数》

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《全氟烷基表面活性剂吸附特性研究》

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式（4）中，pc20定义为使水的表面张力下降20mN/m所需要表面活性剂浓度的负对数。根据其物理意义，pc20作为表面活性剂降低表面张力的浓度/效率因素来表征表面活性剂在溶液表面的吸附效率，其值越高在降低相同表面张力时所需浓度越小。式（5）中，γ0是溶剂的表面张力，γCMC是达到临界胶束浓度时溶液的表面张力。πCMC是溶剂表面张力与达到临界胶束浓度时溶液的表面张力的差值。从图2中可以看出，当表面活性剂浓度达到临界胶束浓度后，表面张力基本不再下降。因此将πCMC定义为表面活性剂的效能，表征最大降低溶液表面张力的能力。根据静态表面张力测试结果，将以上参数总结至表2。结合表2和图2可以发现，三种表面活性剂均具有出色的降低水表面张力的效能，可将水表面张力降低50 mN/m以上。这可能是因为三种表面活性剂的分子构成中均含有长链的全氟烷基作为疏水基团。长链的全氟烷基增大了空间效应，表面活性剂分子排布更紧密，表面活性剂分子饱和吸附量增大，表面活性增强。其中，Le-134和Le-180在低浓度下即明显降低了水溶液的表面张力。其原因是由表面活性剂的疏水基团种类和组成所导致的。有文献表明在以全氟烷基作为疏水链的表面活性剂中，碳氢链疏水基中的氢原子被氟取代后，pc20显著增加[12]。其原因是提高了表面活性剂分子在水表面的饱和吸附量Гmax，因此具有很高降低表面张力的效能，即πCMC较大。从表2中的pc20也可以很好验证这一点。而阴离子表面活性剂Le-107的CMC远高于其他两种表面活性剂，其原因可能是亲水基团的体积大小不同造成的。作为亲水基团的磷酸基团PO4的体积较大，亲水头部基团尺寸增大，单个分子在气液界面的最小面积Amin增大，表面活性剂分子饱和吸附量Гmax减小，CMC增大。Le-134阳离子型表面活性剂既有很低的CMC，同时又有较大的pc20。这个现象也可以从负离子的角度分析进行解释。对离子型表面活性剂，反离子与胶束的缔合会降低离子头部之间的斥力，因此对表面活性剂的CMC有显著影响。缔合的程度越高，CMC越小。这是因为反离子与表面活性剂离子之间结合紧密，部分中和了表面活性剂粒子的电荷进而降低了亲水基间的静电斥力，减小了表面活性剂分子吸附阻力。因此pc20也会明显增大，提高表面活性剂降低表面张力的效率。反离子与胶束的缔合程度由化合价与离子尺寸共同决定。对于阳离子表面活性剂，有文献指出卤化烷基吡啶系列，CMC遵循I-