雙磺基琥珀酸酯磺酸鈉（簡(jiǎn)稱GSS）通過(guò)柔性連接基將兩個(gè)傳統(tǒng)的琥珀酸酯鹽連接而成，連接基使GSS分子中兩個(gè)離子頭基間的靜電斥力大大削弱，同時(shí)加強(qiáng)了碳?xì)滏滈g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(shí)際應(yīng)用中，很多表面活性劑所需發(fā)揮作用的時(shí)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(dòng)態(tài)過(guò)程，因此研究動(dòng)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(shí)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(qiáng)于剛性連接基；王麗艷等研究烷基咪唑表面活性劑時(shí)發(fā)現(xiàn)，柔性和剛性連接基對(duì)cmc影響不大，因此，有必要深入探究連接基對(duì)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(lè)則發(fā)現(xiàn)碳原子數(shù)越多，cmc越小。

為此，有關(guān)連接基的研究較多集中在對(duì)靜態(tài)性能方面的分析，而對(duì)動(dòng)態(tài)性能的研究較少。本實(shí)驗(yàn)對(duì)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(jìn)行研究，并考察連接基對(duì)動(dòng)態(tài)表面性能的影響，探討其吸附動(dòng)力學(xué)機(jī)理。

1、實(shí)驗(yàn)

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(shí)驗(yàn)室自制。提純后測(cè)定，表面張力曲線無(wú)最低點(diǎn)，說(shuō)明不含高活性雜質(zhì)），實(shí)驗(yàn)用水均為二次去離子水經(jīng)亞沸重蒸。

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

1.2測(cè)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(jí)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(cè)定系列溶液表面張力γ（測(cè)試均在帶有恒溫夾套的玻璃杯中進(jìn)行，外接數(shù)控超級(jí)恒溫槽，溫度為20℃），作γ-lg c曲線。

動(dòng)態(tài)表面張力：采用動(dòng)態(tài)表面張力儀由低濃度至高濃度測(cè)定系列溶液動(dòng)態(tài)表面張力（測(cè)試均在帶有恒溫夾套的玻璃杯中進(jìn)行，外接數(shù)控超級(jí)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(dòng)態(tài)表面張力曲線分別見(jiàn)圖1～3。由圖1擬合的表面性能參數(shù)見(jiàn)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(duì)于GSS371，由于連接基使兩條疏水鏈間的距離增大，導(dǎo)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(qiáng)了疏水相互作用，cmc小；在表面排列較緊密致使γcmc較小。對(duì)于有較長(zhǎng)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(dǎo)致兩條疏水鏈更靠近，化學(xué)鍵又使極性頭基被強(qiáng)制在較小的距離內(nèi)，兩種因素均使GSS471疏水能力增強(qiáng)[15]，分子更易聚集在一起，因而cmc??；同時(shí)在表面排列更緊密，因而γcmc最小。

當(dāng)溶液濃度c為1 mmol/L（c＜cmc）時(shí)，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(kāi)始時(shí)DST接近溶劑的表面張力，后隨時(shí)間延長(zhǎng)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?yàn)槲絼傞_(kāi)始時(shí)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(shí)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(jìn)行，界面逐步趨于飽和，吸附推動(dòng)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(dá)到飽和后還需進(jìn)一步吸附與定向排列，因而DST曲線中的介平衡張力較對(duì)應(yīng)濃度下的靜態(tài)表面張力大。當(dāng)溶液濃度為5 mmol/L時(shí)，由圖3僅觀察到DST快速下降區(qū)和介平衡區(qū)。因?yàn)闈舛容^高（c＞cmc），開(kāi)始時(shí)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。