雙磺基琥珀酸酯磺酸鈉（簡稱GSS）通過柔性連接基將兩個傳統(tǒng)的琥珀酸酯鹽連接而成，連接基使GSS分子中兩個離子頭基間的靜電斥力大大削弱，同時加強了碳氫鏈間的疏水結(jié)合力，使GSS具有比單鏈琥珀酸酯磺酸鹽更低的臨界表面張力。

在實際應用中，很多表面活性劑所需發(fā)揮作用的時間極短，例如硬表面清潔、農(nóng)藥鋪展、印刷、攝影用薄膠片制備、三次采油等都涉及動態(tài)過程，因此研究動態(tài)表面張力（DST）非常重要。王新英等研究短氟碳鏈季銨鹽表面活性劑時發(fā)現(xiàn)，相比以酰胺基為連接基的表面活性劑，以酯基為連接基的表面活性劑有更低的cmc；韓世巖等研究發(fā)現(xiàn)，松香基季銨鹽雙子表面活性劑的柔性連接基活性強于剛性連接基；王麗艷等研究烷基咪唑表面活性劑時發(fā)現(xiàn)，柔性和剛性連接基對cmc影響不大，因此，有必要深入探究連接基對表面性能的影響。喻紅梅等總結(jié)出連接基較短易形成膠束；羅麗娟等得出cmc隨連接基的碳原子數(shù)增加先減小后增大；而董樂則發(fā)現(xiàn)碳原子數(shù)越多，cmc越小。

為此，有關連接基的研究較多集中在對靜態(tài)性能方面的分析，而對動態(tài)性能的研究較少。本實驗對自主研發(fā)的乙二醇雙子琥珀酸二仲辛酯磺酸鈉（GSS271）、1,3-丙二醇雙子琥珀酸二仲辛酯磺酸鈉（GSS371）與1,4-丁二醇雙子琥珀酸二仲辛酯磺酸鈉（GSS471）陰離子雙子表面活性劑的DST進行研究，并考察連接基對動態(tài)表面性能的影響，探討其吸附動力學機理。

1、實驗

1.1試劑和儀器

乙二醇雙子琥珀酸二仲辛酯磺酸鈉（GSS271）、1,3-丙二醇雙子琥珀酸二仲辛酯磺酸鈉（GSS371）、1,4-丁二醇雙子琥珀酸二仲辛酯磺酸鈉（GSS471）（結(jié)構(gòu)式如下，實驗室自制。提純后測定，表面張力曲線無最低點，說明不含高活性雜質(zhì)），實驗用水均為二次去離子水經(jīng)亞沸重蒸。

Delta-8全自動高通量表面張力儀（測量精度為0.05 mN/m，芬蘭Kibron公司），EZ-Pi Plus便攜式動態(tài)表面張力儀（芬蘭Kibron公司）。

1.2測試

系列濃度表面活性劑水溶液的配制：首先配制10-2mol/L的GSS水溶液作為母液，然后移取適量母液逐級稀釋，得到系列濃度（1×10-5～1×10-2mol/L）溶液（20℃振蕩水浴鍋中恒溫30 min）。

靜態(tài)表面張力：采用表面張力儀由低濃度至高濃度測定系列溶液表面張力γ（測試均在帶有恒溫夾套的玻璃杯中進行，外接數(shù)控超級恒溫槽，溫度為20℃），作γ-lg c曲線。

動態(tài)表面張力：采用動態(tài)表面張力儀由低濃度至高濃度測定系列溶液動態(tài)表面張力（測試均在帶有恒溫夾套的玻璃杯中進行，外接數(shù)控超級恒溫槽，溫度為20℃）。

2、結(jié)果與討論

2.1 GSS水溶液的表面張力

GSS271、GSS371、GSS471水溶液的靜態(tài)與動態(tài)表面張力曲線分別見圖1～3。由圖1擬合的表面性能參數(shù)見表1。

表1系列GSS表面活性劑的表面性能

由表1可知，3種表面活性劑中GSS471的cmc較小，GSS271的cmc與之接近，GSS371的cmc最大。對于GSS371，由于連接基使兩條疏水鏈間的距離增大，導致疏水相互作用減弱，因而cmc較大；GSS371在表面定向排列疏松，在氣液界面置換的水分子較少，因此γcmc較大。連接基較短的GSS271，兩條疏水鏈距離較小，增強了疏水相互作用，cmc小；在表面排列較緊密致使γcmc較小。對于有較長連接基的GSS471，由于連接基的柔性作用使連接鏈扭曲變形而導致兩條疏水鏈更靠近，化學鍵又使極性頭基被強制在較小的距離內(nèi)，兩種因素均使GSS471疏水能力增強[15]，分子更易聚集在一起，因而cmc小；同時在表面排列更緊密，因而γcmc最小。

當溶液濃度c為1 mmol/L（c＜cmc）時，由圖2可知，表面活性劑GSS271、GSS371和GSS471均表現(xiàn)為典型的DST變化曲線，即開始時DST接近溶劑的表面張力，后隨時間延長先快速下降，下降至一定數(shù)值后降速緩慢，最后DST基本保持不變。因為吸附剛開始時GSS在新鮮的氣液界面吸附量很少，所以界面張力接近溶劑的表面張力，隨著時間的推移，GSS分子逐漸吸附在界面，氣液界面張力降低；隨著吸附的進行，界面逐步趨于飽和，吸附推動力減小，GSS分子在界面吸附速率下降，因而DST下降緩慢最后趨于介平衡。GSS分子在界面達到飽和后還需進一步吸附與定向排列，因而DST曲線中的介平衡張力較對應濃度下的靜態(tài)表面張力大。當溶液濃度為5 mmol/L時，由圖3僅觀察到DST快速下降區(qū)和介平衡區(qū)。因為濃度較高（c＞cmc），開始時便有較多的表面活性劑分子被吸附到表面，所以DST低于溶劑表面張力。