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表面活性剂溶解度对温度的依赖性

文章出处: 发布时间:2017-12-29 13:40:51 点击数:-

表面活性剂自组装有许多重要的和令人感兴趣的温度影响规律。第一,也是最有实际意义的一?#37232;?#23601;是离?#26377;?#34920;面活性剂溶解度受温度影响很大,许多表面活性剂的这一特性表现都很显著。低温下溶解度可能非常小,但在一个相对小的温度范围内可变化几个数量级。从?#27426;?#28201;度开始,溶解度突然剧增的现象通常被称为Krafft现象,这个特定温度称为Kraft点或Kraft温度。图2.9列出了在Kraft点周围表面活性剂溶解度随温度变化的情况。随着表面活性剂化学结构的微小变化都可能导致Kraft点的急剧变化,但是对于烃基链表面活性剂还是可以作如下总结。

在Kraft点附近表面活性剂溶解度与温度关系

(1)当烃基链的长度增加时Kraft点急剧增加,Kraft点增加并没有规律,但表现出单双效应。

(2)Krafft点完全靠主要基团和反离子决定,盐的加入显著提高Kraft点,而其他的共溶质会使其降低,反离子的影响没有一个常规的趋势。例如,烷烃酸碱金属盐类随着反离子的原?#26377;?#25968;降低而Krafft点上升,而对于碱金属硫酸盐和磺酸盐则呈现相反趋势。阳离子表面活性剂的Kraft点,溴化物比氯化物高,碘化物比澳化物更高。而二价反离子,其Krafft点一般要高得多。以可以近似的说CMC与温度无关。从另一方面来说,我们希望表面活性剂溶解成为像简单盐类的溶剂化离子一样,溶解度能显著增加。果表面活性剂溶解度在CMC以下,则不能形成胶束,总溶解度受单量体溶解度限制。还有一种情况是单量体的浓度达到CMC,胶束形成了。后者就是胶束化的基本特征,即当胶束浓度增加时,自由单量体的浓度实际上没有什么改变。胶束具有很高溶解性,因而也就解释了温度增加引起单量体浓度的很小改变而导致表面活性剂溶解性大大增加的原因。Kraft点由固体的晶体状态和胶束浓度之间的能量关系来决定的。不同情况下,如不同反离子、胶束溶液的变化很小,而固体晶体状态由于堆积效应可能有很大变化。寻找一种对于Krafft现象的理解,我们可以研究固体状态下堆积效应和离子间的相互作用。

如果表面活性剂的溶解度非常,那么在许多应用中它将起不到应有作用。由于长链表面活性剂通常更有效率,所以设计表面活性剂时就需要精细的折中方案。降低Krafft点的尝试主要应该直接面对固体状态。除了改变反离?#27833;猓?#32463;常是不可能的),我们应该研究疏水性链的堆积条件。改进表面活性剂,降低Kraft点通常是改变堆积状况,下列方法将不利于堆积。

  • (1)在烃基链上引入一个甲基基团或者一些其他的支链。
  • (2)在烃基链上移入一个双键。
  • (3)在烷基链和离子基团之间引入一个极性基团(通常是氧聚乙烯基团)。

这也是生产与?#33756;?#30456;溶表面活性剂的一般方法。控制链的溶解在生物学系统和生物膜中是非常重要的,可以通过控制链的不饱和性来控制链的溶解。

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