表面活性剂分子含有亲水基和亲油基，这种独特的结构导致了它的许多特殊的性 能，如能够降低水溶液的表面张力和油水间的界面张力，能够将有机物增溶于水相或将 水增溶于有机相，具有乳化、润湿、起泡和消泡作用等等，由于这些特殊的功能，使其 在洗涤剂、化妆品、食品、生物、医药、纺织、采油等行业得到非常广泛的应用t5M7]。
在表面活性剂的实际应用过程中，常与高分子化合物进行复配。如在洗涤剂夂常加 羧甲基纤维素作污垢悬浮剂，防止污垢再沉积?,化妆品中常用一些水溶性高分子作胶体 保护剂；在三次采油的驱油体系中加高分子作流度控制剂，起到提高波及系数和采油率 的作用等。两者间相互作用的情况直接影响到体系的性能和效果?
从理论上讲，表面活性剂与高分子的相互作用涉及许多胶体化学与高分子溶液的基 本问题。两者混合后使原来的基本性质，如表面活性剂的表面活性、聚集数、增溶能力， 高分子溶液的微观形态、粘度、溶解性等均发生了一定程度的变化，因此，研究表面活 性剂与高分子化合物的相互作用，在理论研究和实际应用方面都具有极为重要的作用 1584气本文利用K-12表面张力仪对十二烷基硫酸钠（SDS)和两性离子型瓜尔胶（ZGG) 组成的复配体系进行了表面张力的测定，考察了 ZGG/SDS复配体系的增效作用^5. 1实验仪器与药品表5.1实验药品实验药品规格生产厂家十二烷基疏酸钠.化学纯无水乙醇分析纯天津市科密欧化学试剂开发铬酸洗液自制两性离子型瓜尔胶DS=0.15自制两性离子型瓜尔胶DS=0.30自制两性离子型瓜尔胶DS=0.48自制表5.2实验仪器实验仪器型号生产厂家电子天平JJ-1 型常熟市双杰测试仪器厂恒温控制器LYJ-B 型南京桑力电子设备厂电接点温度计8907河北省黄骅仪表厂恒温磁力搅拌器85-2 型上海日乐仪器厂加热圈新华玻璃仪器厂真空干燥箱ZK-82A 型上海市实验仪器总厂真空泵SHB-B95 型郑州长城科工贸有限公司表面张力仪K-12德国Kruss公司5.2实验步骤5.2.1十二烷基硫酸钠的精制将SDS溶解在热的乙醇溶液中使之饱和，热煮5min,将布什漏斗预热，趁热过滤 (避免晶体析出损失)，将滤液在冰水混合液中冷却、静置、抽滤、干燥，得到SDS晶 体。
5.2. 2 ZGG与SDS的复配两性表面活性剂的分子结构中同时含有阳离子和阴离子基团，当环境有利于两性表 面活性剂中的正电荷密度（即阳离子基团）增大时，两性表面活性剂有利于降低阴离子 表面活性剂的负电荷间的排斥作用，使分子排列更加紧密。在某种程度上，阴离子一两 性表面活性剂混合体系更具实用意义，这是因为两性表面活性剂中未参加作用的阴离子 基团可以防止复合分子完全失去水溶性，这在阴离子一阳离子复配时常会发生。
两性离子型瓜尔胶可以看作是一种聚合物表面活性刑，兼具了高分子和两性表面活 性剂的双重特点，十二烷基硫酸钠（SDS)是一种产量和用量都较大的阴离子表面活性 剂，因此采用SDS与两性离子型瓜尔胶复配有利于研究ZGG的性能应用将ZGG与SDS按不同质量配比复配，ZGG与SDS的质量比分别是0.2/1、0.5/1、 0.7/1、1/1。按照上述质量比称取试样，转移至40ml小烧杯中，注入约15m]去离子水， 使之溶解。待完全溶解后，移入200ml容量瓶中，定容，摇匀，静置lh,待用。分别 称取不同取代度的两性离子型瓜尔胶，按上述方案配制成溶液，待用。
5.2. 3复配体系表面张力的测定本文通过K-12表面张力仪测定了两性离子型瓜尔胶与十二烷基硫酸钠组成的两性? 阴离子表面活性剂不同组分下的表面张力y值，确定其临界胶束浓度（cmc)值，通过 作Y-IogC曲线得到增效作用最强的摩东配比^表53K-12实验参数温度（r)转速（mm/min〉搅拌时间（S)基液体积(ml)测量点个数27±0.531550195. 3结果与讨论临界胶束浓度（cmc)和临界胶束浓度时的表面张力(Yc*)是衡量表面活性剂表面活 性的主要参数，在27：t〇。5TC时，测定ZGG-SDS复配以及它们单独存在时的vMogC曲 线。 5.3.1十二烷基硫酸钠（SDS)的表面张力十二烷基硫酸钠（SDS)是一种阴离子表面活性剂，常温下是白色或浅黄色固体粉 末，具有良好的润湿、浮化、去污发泡性能，对皮肤的刺激性较小，广泛用于日用化工、 牙青、医药等工业。SDS的表面张力图如图5.1所示，由图中可以看出，它的临界胶束 浓度为586.56mg^L,此时对应的Y ?是33.6mN/m。
5.3.2 ZGG^u复配体系的表面化学性质ipgC/(m^L)
图5.2不同?比的ZGGds_?.15?DS的表面张力图 由图S.2可以确定复配体系在不同配比条件下的cmc、Ycmc，结果列于表5.4。 表面活性剂的表面活性可用其降低水的表面张力的效率(efficiency)和效能 (effectiveness)来衡量，所谓效率是指使水的表面张力降低至某一值时所需的表面活性 剂浓度，所需的浓度越小，则表面活性越高；而效能则是指表面活性剂所能达到的最低 表面张力值，通常取表面活性剂在表面吸附饱和，体相内开始形成胶束时所对应的 Tcmc越低表明物质的表面活性越髙。
根据图5.2中的表面张力曲线可以看出，两性离子型瓜尔胶与阴离子表面活性剂 SDS有显着的胶团化增效作用，表现在复配体系中即使有少量的ZGG存在，也能使复 配体系的one较两单组分的croc有明显降低，并且cmc值随着复配体系中ZGG量的 增加而逐渐减小，在ZGG/SDS=0.7/1时达到最低值329 mg/L,效率达到最大值?从图 5.2中还可以看出复配体系还存在降低表面张力的增效作用，即复配体系所能达到的最 低表面张力值比单一表面活性剂的更小。单独存在的SDS和ZGG的最低表面张力分别 为33.6mN/ni和53mN/m，而两者复配后能使体系的最低表面张力降低到28.5mN/tn? 导致上述现象的原因是两性离子型瓜尔胶ZGG与SDS之间有很强的相互作用，即 ZGG所带的正电荷对SDS的阴离子基团存在静电吸引作用，而且ZGG疏水基团与SDS 碳氢链之间还存在一定的疏水相互作用，使得两者采取比较紧密地排列方式，在水中相 互混合形成混合胶团，示意图如图5.3所示?从熵增加的原理来看，混合胶团形成后， 由于表面活性剂分子之间结合得更加紧密。极性头之间的空隙更小，致使表面活性剂亲 水基周围的定向水分子数目减少，自由水分子增多，混乱度变大，也使胶团易于形成表5.4各复配体系的cmc、Ytmc质量比(ZGGDS=O.<I5/SDS)cmc ( mg/L)Ycmc(mN/m)
0.00586.5633.602430.0030.40.5430,0028.60.7329.8928.51329.8930.8〇〇3200.2053.2[63-66]O5.3. 3表面活性剂非理想溶液混合体系的相互作用参数混合胶束相互作用参数^可以由下面两式1651求得：(<(敌 12 . '丨 <)]_t(l - x? f ln\cmcl2 ■ (l - JC, )/(l - x^1 ):mc2 ]『_ln[(cwc12-x,)/(t;mc^,m)]—(i-<F式中： < 为组分i在胶束中的摩尔分数；为混合表面活性剂的临界胶束浓度；C?Wl、CWC2分别为组分1、2的单一体系的临界胶束浓度《由尸"值可以了解表面活性剂SDS与ZGG在胶束或表面层中分子相互作用的性质和程 度。^<〇时表示2个组分有相互吸引作用：r>〇时表示2个组分有相互排斥作用；r 绝对值的大小则显示相互作用的强弱；r=〇时，表示混合体系中表面活性剂组分的相 互作用与单一表面活性剂体系中同种分子间的相互作用相同，即在胶束中或表面层中为理想混合溶液-利用实验数据，采用上述两公式计算<和计算结果如表5. 5所示。 通过实验结果可以看出，ZGG与SDS之间有相互吸引作用。
表5.5 ZGG/SDS复配体系的胶束组成及相互作用参数<r0.10.206-4.330060.230.262?3.924370.300.324-5.140550.400.355-5.174695. 3. 4取代度对ZGG/SDS复配体系表面化学性质的影响由5.3.2节中知道，ZGG/SDS的最佳复配比为0.7/1,因此对DS=0.48和DS=0.3的 ZGG在相同的复配体系下测定其表面张力。由图5.4可以看出随着取代度由0.48降低 到0.15,复配体系的临界表面张力由31.0raN/m降低到28.5mN/nu出现上述现象的可 能原因是：当ZGG的取代度增大时，其高分子链上的季铵根离子和竣酸根离子增多， 分子链内和链间离子基团之间的静电引力增强，削弱了 ZGG所带的正电荷对SDS的明 离子基团的静电吸引作用，导致了复配体系表面张力变化不大。
图5.4不同取代度的ZGG在0.7/1时的表面张力小结实验对ZGG/SDS组成的复配体系进行了表面张力的测定研究，考察了它们降低表面张力效率、表面张力能力的增效作用?结果表明：ZGG/SDS复配体系具有显着的胶 团化协同作用和降低表面张力的增效作用，其最大增效质量比为a刀I。
结论与展望总结论J.以二甲胺水溶液和氯乙酸为原料，制备了 N，N-二甲基氨基乙酸，再使其与环氧 气丙烷反应制取两性离子型中间体ECDH，即2,3-环氧丙基二甲铵基乙酸盐。此实验具 有方法简单、产率高的优点^通过正交实验对制备N,N-二甲基氨基乙酸的反应条件进行优化，得到较优的反应条 件是。?反应投料比是3:1,反应温度是70’C,反应时间是10h。
2.本文采用干法工艺制备了不同取代度的两性离子型瓜尔胶，利用正交实验设计对 干法工艺进行了实验优化，得到具有较高取代度，高效率的工艺条件；反应时间为5h, 反应温度为65’C，碱催化剂/瓜尔胶质量比是7.5xl(T3, ECDH/瓜尔胶质量比是0.625, 此时取代度能达到0.544。
实验同时对两性风尔胶进行了等电点测定，等电点范围为pH〗。6-IL52。在等电点 范围内，ZGG具有良好的溶解性，溶液澄清透明。
3两性离子型瓜尔胶水溶液的比浓粘度(nsp/p)随着浓度的增加而增大，而当取代度 增大时，ZGG的比浓粘度却逐渐减低；在考察外加盐浓度范围内，ZGG的特性粘度h] 随NaCl浓度的增大不但不降低，反而升髙，显示出明显的反聚电解质性质，随着取代 度的增大，ZGG的特性粘度[TI丨降低；不同外加盐使水溶液中ZGG的分子线团尺寸减少 的能力从强到弱的顺序为CaCl2>MgCl2>NaCl。
4.实验对ZGG/SDS组成的复配体系进行了表面张力的测定研究，考察了它们降低 表面张力效率、表面张力能力的增效作用。结果表明：ZGG/SDS复配体系具有显着的 胶团化协同作用和降低表面张力的增效作用，其最大增效质量比为0.7/h最低表面张力 能降低到28.5mN/nu展望瓜尔胶是一种对环境友好的天然高分子，因此对于它的研究与应用，是目前国内外 研究者关注的热门领域之一?本文采用干法工艺合成了两性离子型瓜尔胶，为实现快速、 低成本制备改性瓜尔胶奠定了一些基础*本文对两性离子型瓜尔胶的研究仅仅作了溶液性质的研究及与SDS的复配研究， 由于时间和条件有限，并没有对两性离子型瓜尔胶的应用S能&行测试，尤其是其在日 化、油田开采等领域中的应用，所有的这些有待于进一步的研究》
本文研究工作是有限的，还有大量更深层次的工作要做，本文中提出的有关观点和 理论解释有待在今后的工作中不断完菩和充实。