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氟硅表面活性剂(FSS)水溶液表面张力、发泡力、乳化力测定（三）
来源：陕西科技大学学报 浏览 131 次 发布时间:2025-01-22
与FPHMS曲线相比，图1中FSS曲线在3445（w，vO-H）cm-1处的弱峰包为分子中O-H特征伸缩振动峰；而在2965——2873（m,vC-H,CH3、CH2）、1456（w,δC-H,CH3、CH2）cm-1处峰变宽增强，此乃由引入到FPHMS上的聚醚分子中所含的大量亚甲基引起；而1367 cm-1、1210 cm-1（m,vC-F,CF3）C-F伸缩振动峰减弱；1262 cm-1[m,δC-H,Si（CH3）2]、840[w,vSi-C,Si（CH3）3,Si（CH3）2]和800 cm-1[m,vSi-C,Si（CH3）2]处（CH3）3SiO-、~Si（CH3）2O-的特征吸收带峰减弱，归因于聚醚基被引入FPHMS中后导致~C2H4CF3、（CH3）3SiO-、~Si（CH3）2O-在整个分子中所占的比例减小之故。另外，1100 cm-1——1150 cm-1处聚醚基中的C-O-C伸缩振动吸收峰，它与聚硅氧烷在1027 cm-1——1068 cm-1特有的Si-O-Si伸缩振动吸收峰部分重叠，引起Si-O-Si峰形发生变化；1456 cm-1、1350 cm-1和953 cm-1三处为聚醚链节~[C2H4O]n-、~[C3H6O]n-的特征吸收峰；更主要的是Si-H在2160 cm-1和910 cm-1处振动吸收峰完全消失，而烯丙基聚醚中CH2=CH-在1640——1645 cm-1处伸缩振动吸收峰没有出现，均可说明FPHMS和烯丙基聚醚之间的硅氢加成反应确实发生。证明烯丙基聚醚接枝到FPHMS分子链上，检测表明合成达到预期的目标物FSS.
2.2 FSS的界面性能
FSS的质量浓度（ρ）对其在水中的表面张力（γ）的影响如图2所示。
图2 FSS的质量浓度与其水溶液表面张力的关系
由图2可看出，曲线转折点对应FSS的lgρ=-3.0，即ρ=1×10-3g·mL-1或1.0 g·L-1，故其临界胶束浓度（cmc）为1.0 g·L-1，此时表面张力（γcmc）为23.5 mN·m-1.由此可见，合成的FSS能使水的表面张力由约72 mN·m-1降至23.5 mN·m-1，说明该表面活性剂表面活性优良。
2.3 FSS的泡沫性能
发泡力和稳泡性是描述表面活性剂溶液泡沫性能的重要指标，采用振荡法测定FSS的泡沫性能，并与SDS、CTAB进行比较，结果见表1.
由表1可见，与阴离子表面活性剂SDS、阳离子表面活性剂CTAB相比，合成的氟硅表面活性剂FSS，无论在发泡力还是稳泡性方面，都有明显不同。FSS的泡沫性能较弱，特别是泡沫产生后易消失，属低泡性表面活性剂，有利于在溢流喷射等纺织工序及要求泡沫性能不高的场合中应用。
表1 FSS与SDS、CTAB的发泡力和稳泡性比较
2.4 FSS的増溶力和乳化力
增溶力和乳化力也是表面活性剂的重要性能指标，表2列出了FSS的乳化力和增溶力测试结果，并与SDS、CTAB的性能进行对比。
表2 FSS的乳化力和增溶力
由表2可看出，FSS对苯的增溶力为13.7，比十二烷基硫酸钠（SDS）对苯的增容力11.3要稍好些，与十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）的增溶力14.0相当。对煤油的乳化力，CTAB最好，SDS次之，FSS最低。但对50#机油的乳化力，SDS很好，FSS次之，CTAB的要差些。而对苯的乳化力，SDS要稍好些，FSS与CTAB的相仿。说明乳化煤油时，FSS不如SDS和CTAB，而乳化50#机油时，FSS比CTAB的要好，但大不如SDS的；乳化苯时，FSS比SDS的稍差，与CTAB的相仿。
2.5 FSS在硬水中的稳定性
参照GB 7381-87所述方法，对合成得到的氟硅表面活性剂FSS在硬水中的稳定性进行了测定，结果如表3.
表3硬水中稳定性测定数据
由表3知，FSS在硬水中的评分总和为75，可得出氟硅表面活性剂FSS的平均稳定性为5级，另外，FSS在硬水中的每组评分值和均为25，从差示稳定性评分标准可知，FSS的差示稳定性也为5级。综合评定分析表明：FSS在硬水中的稳定性很好。
3结论
（1）1,3,5-三甲基~1,3,5-三（3′，3′，3′~三氟丙基）环三硅氧烷（D3F）、八甲基环四硅氧烷（D4）、四甲基环四硅氧烷（D4H）、六甲基二硅氧烷（MM）、烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚（F6）经酸催化开环聚合反应、硅氢加成反应合成出了一种新型氟硅表面活性剂（FSS）。用红外光谱（IR）确证合成的产物为预期的FSS.
（2）FSS水溶液的临界胶束浓度（cmc）为1.0 g·L-1，cmc处的表面张力（γcmc）为23.5 mN·m-1.与阴离子表面活性剂SDS和阳离子表面活性剂CTAB相比，FSS的泡沫性能较弱，泡沫产生后较易消失。
（3）质量分数为0.5%的FSS水溶液对苯的増溶力为13.7，对煤油、50#机油和苯的乳化力分别是9 s、27 s和28 s，FSS在硬水中的稳定性很好达5级。