表面活性劑加速PVP溶解的研究

張曼

（赤峰學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

表面活性劑加速PVP溶解的研究

張曼

（赤峰學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

PVP在水中溶解時(shí)間較長(zhǎng)，本實(shí)驗(yàn)是在PVP溶解時(shí)聚合物與表面活性劑按10﹕1或20﹕1加入表面活性劑，使得PVP的溶解能力顯著提高.通過測(cè)定密度、粘度、沸點(diǎn)、紫外吸收光譜等手段，研究陽離子表面活性劑六次甲基四胺、陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉以及非離子表面活性劑吐溫-80加速聚乙烯吡咯烷酮（PVP）溶解后性能的變化.結(jié)果表明：表面活性劑加速了PVP的溶解；表面活性劑的加入對(duì)PVP復(fù)配液的密度、粘度有影響，而對(duì)沸點(diǎn)、紫外吸收光譜并無太大影響.

聚乙烯吡咯烷酮；表面活性劑；溶解

1 前言

聚乙烯吡咯烷酮（PVP）是一種非離子型水溶性高分子聚合物.它具有水溶性高分子化合物的一般性質(zhì)：膠體保護(hù)性能、吸濕性、粘結(jié)性、成膜性、與某些小分子化合物的絡(luò)合能力等.PVP既溶于有機(jī)溶劑，又溶于水，毒性低，生理相溶性好.其平均分子量一般用K值表示，分為K-15，K-30和K-90，分別代表PVP平均分子量是1萬、4萬和63萬.PVPK-30是乙烯基吡咯烷酮（NVP）均勻聚物.其中影響聚合反映的因素主要有：反應(yīng)介質(zhì)、物料比、pH、溫度、加料速度等.其中任何一種因素稍微改變都會(huì)引起副反應(yīng)的發(fā)生，從而導(dǎo)致雜質(zhì)含量增多.如實(shí)驗(yàn)證明了溫度越高，殘留單體含量越低，產(chǎn)品的相對(duì)分子量越大，但溫度高于80℃時(shí)，產(chǎn)品的色度變黃[1].

表面活性劑[2]常與其他物質(zhì)配合使用，以改善體系的表（界）面性質(zhì)，表面活性劑與一些水溶性的高分子聚合物的復(fù)配是人們研究的熱點(diǎn).這種復(fù)配體系在化學(xué)、采礦、醫(yī)藥、生物、石油工程以及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用.聚合物與表面活性劑的相互作用往往可使復(fù)合物鏈的構(gòu)象發(fā)生變化，影響表面活性劑的物理化學(xué)性質(zhì)，使溶液的表面張力、膠體分散體系的穩(wěn)定性、界面吸附行為及水溶液的增溶量等發(fā)生重大變化[3].高分子聚合物與表面活性劑復(fù)合體系的溶劑一般為水，高分子一般為水溶性高分子聚合物[4].本文主要討論不同類別的表面活性劑的加入量、加入方法對(duì)PVP溶解能力的影響.

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器

聚乙烯吡咯烷酮（K-30）；十二烷基磺酸鈉；六次甲基四胺；吐溫-80；烏式粘度計(jì)；恒溫槽；電子天平；紫外可見分光光度計(jì)；顯微鏡

2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

2.2.1 混合溶液的配置

準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的PVP樣品，加入燒杯中，加一定量的水溶解，用電動(dòng)攪拌器攪拌（250轉(zhuǎn)/分）并恒溫加熱（80℃），直至其溶解，記錄溶解所需時(shí)間.在PVP溶解過程中分別加入不同的表面活性劑，加熱（80℃）并攪拌（250轉(zhuǎn)/分），記錄溶解時(shí)間.各種溶液的配比見表1.

表1 各復(fù)配液的物質(zhì)組成及溶解時(shí)間

稱取40g的PVP，加入50mL水，在不同溫度下加熱溶解，記錄溶解時(shí)間.不同溫度下PVP的溶解時(shí)間見表2及圖1.

表2 PVP在不同溫度下的溶解時(shí)間

圖1 PVP在不同溫度下的溶解時(shí)間

從表1可見，PVP溶解時(shí)加入少量的表面活性劑可以有效地提高其溶解性，縮短溶解時(shí)間.

從表2及圖1可見，PVP的溶解時(shí)間隨溫度的升高而縮短.

2.2.2 混合溶液密度的測(cè)量

用量筒依次量取混合溶液50mL，轉(zhuǎn)移至燒杯中，放在臺(tái)秤上秤取質(zhì)量（燒杯在臺(tái)秤上已經(jīng)過去皮處理）.各溶液的密度見表3，根據(jù)表3作圖2

表3 各溶液的密度

從表3及圖2可見，PVP溶解時(shí)加入少量的表面活性劑使其密度下降，但下降程度不大.

圖2 PVP溶液加各表面活性劑后密度的變化

2.3 各溶液粘度的測(cè)量

取2.1中配好的溶液5mL，稀釋至100mL容量瓶中，利用烏氏粘度計(jì)測(cè)其粘度[6-7].每個(gè)樣品測(cè)定三次，取其平均值.各溶液的粘度見表4

表4 各溶液的粘度

（1）陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉與高聚物的疏水鏈相互作用使靜電斥力增加，體系粘度增大.

（2）陽離子表面活性劑六次甲基四胺與高聚物的電中和作用及復(fù)合物的形成使體系粘度下降.六次甲基四胺可以與PVP作用形成復(fù)合物，間接地提高PVP的疏水基含量，使分子內(nèi)的疏水締合作用[5]加強(qiáng)，線團(tuán)體積減小，大分子鏈蜷曲，粘度降低.

（3）非離子表面活性劑吐溫—80與高聚物有較強(qiáng)的氫鍵作用，體系粘度有所上升，大量吐溫—80纏繞在PVP上，使粘度增加.但相對(duì)于十二烷基磺酸鈉的作用則較弱，因而粘度上升幅度不大.

2.4 各溶液沸點(diǎn)的測(cè)量

取一定體積2.1中配好的溶液于蒸餾燒瓶中，用蒸餾法測(cè)定各溶液的沸點(diǎn).見表5.

加入表面活性劑后復(fù)配物的沸點(diǎn)有所下降，但是與加入表面活性劑的種類無太大關(guān)系.

2.5 各溶液紫外吸收光譜的測(cè)量

在表面活性劑—聚合物體系中，利用紫外可見分光光度計(jì)手段監(jiān)測(cè)混合過程其最大吸收峰位置及吸光度的變化規(guī)律[8].

取2.1中配好的溶液5mL，稀釋至100mL容量瓶中，在室溫下利用紫外可見分光光度計(jì)[9]測(cè)其紫外吸收峰.各溶液的紫外吸收峰見圖3—圖5.

表5 各溶液的沸點(diǎn)

圖3 PVP的紫外譜圖

圖4 PVP+吐溫—80的紫外譜圖

圖5 PVP+十二烷基磺酸鈉+六次甲基四胺+吐溫—80的紫外譜圖

由圖3—圖5可知，未加表面活性劑的PVP溶液在290nm處有最大吸收峰，加入不同的表面活性劑后并沒有影響其最小吸收峰.

由此可以間接證明，加入表面活性劑后只改變了PVP的物理性質(zhì)，發(fā)生吸附締合作用，并未改變其化學(xué)性質(zhì).

3 結(jié)果與討論

加入表面活性劑使PVP復(fù)配液中各組成物質(zhì)僅發(fā)生了物理變化，發(fā)生吸附締合作用，而并未發(fā)生化學(xué)變化.加入表面活性劑使PVP在水中的溶解度增大；密度下降；加入陰離子表面活性劑使粘度增大、陽離子表面活性劑使粘度減小、非離子表面活性劑使粘度增大，但增加幅度不明顯；沸點(diǎn)并未發(fā)生太大變化；紫外吸收譜圖未發(fā)生明顯變化.

〔1〕聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的性能、合成及應(yīng)用.http: //d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_7036414.aspx.2012-4-28.

〔2〕張?zhí)煊睿恿郑悥|.聚丙烯酰胺／聚乙烯吡咯烷酮與表面活性劑十二烷基硫酸鈉的相互作用[J].江蘇化工，2008，36（1）.

〔3〕董姝麗,徐桂英.激光光散射和電子自旋共振技術(shù)研究十二烷基硫酸鈉與聚乙烯吡咯烷酮的相互作用[J].化學(xué)學(xué)報(bào)，2004，62（7）：674—679.

〔4〕鄧洪光,趙代義.表面活性劑加速PVA溶解的應(yīng)用[J].紡織學(xué)報(bào)第八期（47）

〔5〕李新寶,徐麗,孟校威.檸檬酸三酯三季胺鹽表面活性劑與聚乙烯醇的相互作用[J].化學(xué)工業(yè)，36（1）.

〔6〕羅陶濤,楊林,何濤,王娟,方艾.粘度法研究接枝型高聚物與表面活性劑的相互作用[J].鉆井液與完井液，2006，23（2）.

〔7〕翁建新,洪掌珠.高分子/表面活性劑復(fù)合體系粘度特性研究 [J].JournalofYunnanNormal University2005（9）.

〔8〕蘇婷，宋永輝，楊勇，蘭新哲，高雯雯.SDBS／PVP溶液中片狀銀制備及紫外可見光譜分析研究[J].稀有金屬，2011，35（2）.

〔9〕阮小云，樊曄，方云.SDS—PVP體系中鎳溶膠的紫外可見光譜特性[J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2009，24（5）.

TQ423.9

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1673-260X（2014）01-0010-03