聚氧乙烯硬脂酸酯的性能研究

脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚（FMEE）是一类醚-酯型非离子表面活性剂，原料为天然油脂，生产成本低，泡沫少易漂洗（能节约水资源），对油脂的增溶能力强，且生物毒性低，对皮肤的刺激性很小，符合当下绿色化学的理念。因此，近年来国内外的科研工作者对FMEE在物化性能方面（表面张力、润湿力、乳化力、去污力、生态毒性和生物降解性等）做了很多研究。然而硬脂酸（SA）广泛存在于绝大多数油脂中，原料易得且成本低，之前因考虑到脂肪酸作为原料直接与环氧乙烷（EO）反应后会生成二酯类副产物，可能会影响其应用性能，较少直接用硬脂酸作为原料，相关的文献报道也比较少。后续应用测试证明，聚氧乙烯硬脂酸酯（SAE-15）的润湿及乳化性能优良，二酯的存在并未过多影响其应用性能。同时脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚（FMEE）制备过程中以油脂或脂肪酸为原料，需要先经过甲酯化得到脂肪酸甲酯后，再与EO进行乙氧基化反应，而聚氧乙烯硬脂酸酯的制备过程无需甲酯化，合成路径简单，有利于节约产业化成本，节能降耗。

性能研究

1、表面张力

表面活性剂可以使界面张力实现大幅度降低，同时降低界面张力也是其最基础的作用之一。下图为聚氧乙烯硬脂酸酯和FMEE-15的表面张力随浓度变化的关系图，由图可以看出，聚氧乙烯硬脂酸酯的临界胶束浓度（cmc）比FMEE-15低；聚氧乙烯硬脂酸酯在此浓度下对应的表面张力（γ_cmc）为41.18mN/m，FMEE-15在此浓度下对应的表面张力（γ_cmc）为41.38mN/m。由上述数据可以看出，聚氧乙烯硬脂酸酯可以有效降低表面张力，并且降低表面张力的能力稍优于FMEE-15。

2、润湿、乳化性能

润湿涉及生活与生产中的很多方面，润湿性能是表面活性剂最重要的性能之一。可用润湿速率来评价润湿性能，用测量帆布片的下降时间来表示润湿性能的好坏，下降时间越短，润湿性能越好。由表可以看出，聚氧乙烯硬脂酸酯的润湿时间比FMEE-15短，即聚氧乙烯硬脂酸酯的润湿性能优于FMEE-15。这可能是由于聚氧乙烯硬脂酸酯的分子头基是羟基，羟基的亲水性能比FMEE-15的分子头基（甲基）更强，渗透性能得到加强，因而润湿性能也更好。此外，就分子头基的大小来说，聚氧乙烯硬脂酸酯的分子头基要比FMEE-15的分子头基小，进而导致其运动速率更快，润湿时间变短，润湿性能加强。

乳状液的稳定性与界面膜的作用息息相关，可以从界面膜作用方面来衡量乳状液的稳定性，界面膜影响液滴间的聚集性，进而影响乳状液的稳定性。由分子结构式可知，聚氧乙烯硬脂酸酯的分子头基为羟基，而FMEE-15的分子头基为甲基；分子在界面排列，羟基间由于有氢键存在，聚氧乙烯硬脂酸酯分子间的相互作用力比FMEE-15分子间的相互作用力要强得多，从而使界面膜的强度更强，所以聚氧乙烯硬脂酸酯对于大豆油和液体石蜡的乳化时间比FMEE-15长，即聚氧乙烯硬脂酸酯对两者的乳化效果优于FMEE-15。

3、泡沫、去污性能

当一种气体分散在液体中时，气体会被连续相液体分开，形成许多气泡，即通常所说的泡沫。泡沫的大量存在给大规模的洗涤和印染造成很多困扰，同时也给操作带来诸多不便，因而人们越来越关注新型的低泡表面活性剂。由下图可以看出，聚氧乙烯硬脂酸酯以及FMEE-15在0s时的泡沫体积分别为145、140mL，都低于150mL，因此均可以归类为低泡表面活性剂。在水中进行洗涤时，表面活性剂的吸附可以改变污渍与水之间以及基底与水之间的界面张力和电势，可以有效去除污垢。

由下图可以看出，FMEE-15和聚氧乙烯硬脂酸酯都具有一定的去污能力。FMEE-15对皮脂污布和炭黑污布的清洁效果均比聚氧乙烯硬脂酸酯好。此外，无论是FMEE-15还是聚氧乙烯硬脂酸酯，其对于皮脂污布的洗涤去污效果比对炭黑污布要好，这是因为皮脂污布和炭黑污布性质不同，在物品表面的粘附强度也不同，炭黑属于非极性污垢，在水中进行洗涤时，因与水极性不相似，相比极性污垢不容易从物品表面脱附分散在水中，给冲洗带来不便，进而造成洗涤效果不好[1]。

参考文献

[1] 刘瑜琦,张明慧,周婧洁,等. 硬脂酸聚氧乙烯酯的合成与性能研究[J]. 印染助剂,2022,39(7):10-14. DOI:10.3969/j.issn.1004-0439.2022.07.003.