2.5泡沫性

起泡性和稳泡性是表面活性剂泡沫性的两个非常重要的特征。图7是0.01 mol/L油醇烷氧基化物水溶液在气体流量为150 L/min时测量的泡沫衰减曲线。图中的T0为停止通气时间，可用此时的泡沫高度表示表面活性剂的起泡性，此后泡沫开始排液并发生衰减。从图中可以看出，4种油醇烷氧基化物在60 s时的泡沫高度基本都为183 mm，说明4种烷氧基化物的起泡性基本一致。在停止通气后，油醇烷氧基化物的泡沫高度迅速降低，并没有经过一个泡沫高度维持不变的时间段，说明此时泡沫不仅开始排液并且发生了坍塌，油醇烷氧基化物的泡沫不稳定。从图中还可以看出，OEn中泡沫衰减速度为：OE3>OE7>OE5，在255 s后，OE3和OE7的泡沫衰减速度几乎一致。而OE3P3的泡沫衰减速度最快，这可能是因为PO的支化结构使得液膜的强度较差所致。

图7油醇烷氧基化物的泡沫高度随时间变化图

采用动态泡沫仪的结构分析模块，对泡沫中气泡的形貌随时间变化进行了测定。图8为0.01 mol/L油醇烷氧基化物水溶液在1，3和4 min时的泡沫结构和气泡尺寸分布直方图。从图8中可以看出，4种烷氧基化物水溶液中均形成了大小均一的气泡，随着时间的延长，由于气体的扩散，气泡发生聚并和熟化，其结构由椭圆形向圆形转变，且气泡尺寸变大。在4 min中时OE3P3水溶液中的气泡已经发生了破裂，说明OE3P3水溶液的泡沫稳定性较差。从气泡尺寸分布直方图可以看出，4 min以前，OE3、OE5和OE3P3水溶液中的气泡面积都集中在0.01~0.05 mm2，而OE7水溶液中的气泡面积则达到了0.1~0.25 mm2，后者的气泡面积是前者的5~10倍，这可能是由于OE7分子结构中长的、卷曲的EO链使其具有较大的亲水头基，每个OE7分子在液膜的气-液界面上所占的最小面积较大，分子排列较为松散所致。

图8 0.01 mol/L的OE3、OE5、OE7和OE3P3（从上到下）水溶液中的泡沫在1，3和4 min时（从左到右）的结构及气泡尺寸分布直方图

2.6液晶型乳液

2.6.1乳液形貌

图9（a）~（d）为分别以OE3、OE5、OE7和OE3P3为乳化剂制备的乳液液滴在POM亮场的图像，可以发现球形液滴分散在连续的水相中，且以OE3为乳化剂形成的乳液具有均匀、细小的液滴。通过测定乳液液滴的粒径分布可知，分别以OE3、OE5、OE7和OE3P3为乳化剂形成的乳液液滴的平均粒径为3.65，3.95，4.66和15.34μm，即随着OEn中EO加合数的增加，乳液粒径的尺寸逐渐增大，且当在OE3中引入PO基团后，乳液的粒径明显增大且达到最大值。这可能是因为在乳液的形成过程中，油醇烷氧基化物表面活性剂分子在油/水界面定向排列可以增加液体石蜡在水中的分散性，使得液体石蜡油滴均匀分散在水中，形成细小的液滴，且表面活性剂分子定向排列形成的乳化膜可以防止乳液液滴聚并，从而可以使乳液保持较小的粒径。但随着油醇烷氧基化物分子结构中卷曲的EO链增长和支化的PO链的引入使得其在油/水界面的排列结构不够紧密导致乳液粒径变大。

图9乳液液滴在POM亮场的图像。（a）OE3，（b）OE5，（c）OE7，（d）OE3P3

2.6.2液晶结构

对制备的乳液在POM暗场进行了观察，液晶乳液的结构纹理图如图10所示。由图10可知，随着OEn中EO加合数的增加，乳液液晶结构的纹理由“马耳他十字”花纹向纤维状转变；当在OE3中引入PO基团后，乳液液晶结构的纹理依然呈“马耳他十字”花纹状。但对比图10（a）和（d）发现，以OE3P3作为乳化剂形成的液晶结构尺寸要大于以OE3为乳化剂形成的液晶。“马耳他十字”花纹和纤维状液晶结构纹理说明4种乳液中都存在着层状液晶。

图10 POM下液晶乳液的结构纹理。（a）OE3;（b）OE5;（c）OE7;（d）OE3P3

对乳液进行了SAXS测试，结果如图11所示。由图可知，4种乳液的SAXS谱图中都出现了3组衍射峰，且q1∶q2∶q3满足1∶2∶3，进一步证明了乳液的层状液晶结构，q2处明显的衍射峰表明液晶结构的长程有序，使乳液不容易发生结块或絮凝等，起到稳定乳液的作用。另外，以OE5为乳化剂制备的乳液的SAXS谱图中出现了很多毛刺，说明样品的有序性较差。

图11乳液的SAXS谱图

2.6.3乳液流变性

图12为乳液的黏度随剪切速率的变化图。从图中可以看出，4种乳液的黏度随着剪切速率的增大而逐渐下降，说明这些乳液都呈现出剪切变稀体系；随着剪切速率的继续增加，其黏度不再下降而呈现一恒定值。这是因为这些乳液都形成了层状液晶相，在外力剪切作用下，液晶的结构极易被破坏，其微观结构单元会随着剪切速率的增大而调整方向，当体系内微观结构单元的取向与剪切方向一致或者平行，就会导致体系黏度的下降；继续增大剪切速率，液晶内部微观结构单元取向基本都与剪切方向保持一致或平行，其黏度不再变化。从图中还可以看出，当剪切速率较低时，以OE3和OE3P3为乳化剂制备的乳液的黏度几乎是以OE5和OE7为乳化剂制备的乳液黏度的3倍，这可能是因为前者形成的是“马耳他十字”花纹的液晶结构，而后者是纤维状的液晶结构。4种乳液良好的剪切变稀特性使其在储存期间保持较高的黏度，而在较高的剪切速率下又具有良好的流动性，便于生产和使用。

图12乳液的黏度随剪切速率变化图

4种乳液的应力扫描结果如图13所示。从图13（a）中可以看出，以OE3和OE5为乳化剂制备的乳液存在线性黏弹区，当应力低于屈服应力时，乳液的弹性模量（G'）大于黏性模量（G''），表明乳液主要以不稳定的弹性形式存在，乳液的不稳定性主要与大量的水和液体石蜡有关；当应力大于屈服应力时，G'和G''都开始降低，说明乳液内部的微观结构发生了一定程度的破坏。从图13（a）还可发现，以OE3为乳化剂制备的乳液比以OE5为乳化剂制备的乳液的线性黏弹区宽，说明前者乳液的稳定性较强，体系不容易沉降或者分层。从图13（b）中可以看出，以OE7和OE3P3为乳化剂制备的乳液在测定的应力范围内不存在线性黏弹区，当应力接近10 Pa时，两种溶液的G'和G''就开始降低，即乳液结构遭到了破坏。根据应力扫描结果发现，以OE3为乳化剂制备的乳液的稳定性明显强于其它3种乳液，这可能是因为，当分别以OE5、OE7和OE3P3为乳化剂时，由于其分子结构中长的、卷曲的EO链和支化的PO链在液滴表面形成的界面层不够稳定所致。

3结论

1）以油醇为原料经烷基化反应合成了4种油醇烷氧基化物，通过FT-IR与1H NMR对产品结构进行鉴定，证明合成的产品为目标产物。

2）EO加合数对OEn的性质具有一定的影响。随着分子中EO加合数的增多，OEn的cmc逐渐减小，而其γcmc为33~34 mN/m，EO加合数对OEn的cmc影响要明显高于对γcmc的影响；随着分子中EO加合数的增加，OEn的动态表面活性、润湿性增强；但对其乳化性和泡沫性的影响没有一定的规律。

3）在OE3分子中引入3个PO基团对其平衡态表面活性几乎无影响，但可以提高其动态表面活性、润湿性和乳化性，显著降低其稳泡性。

4）以4种油醇烷氧基化物为乳化剂制备的乳液都形成了层状液晶，流变性测试结果表明4种乳液都属于剪切变稀体系且加入OE3的乳液体系具有较好的稳定性。