表面活性劑降低水溶液的表面張力是由于表面活性劑分子不斷取代表面的水分子，隨著表面活性劑分子不斷取代水分子，表面張力逐漸降低，最終在表面達(dá)到飽和，此時(shí)的張力為平衡表面張力，而在表面活性劑分子達(dá)到飽和前的表面張力為動(dòng)態(tài)表面張力。

用最大泡壓法測定了磺酸鹽型雙子表面活性劑1，3-丙二醇雙子琥珀酸二異辛酯磺酸鈉（GSS362）在不同溫度和濃度下的動(dòng)態(tài)表面張力；采用Rosen模型對動(dòng)態(tài)表面張力進(jìn)行了表征，同時(shí)用Ward-Tordai方程對GSS362的吸附機(jī)理進(jìn)行了探討。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，GSS362的濃度越大，動(dòng)態(tài)表面張力降低得越快，且介平衡值越接近平衡值；溫度升高有利于GSS362在新鮮表面的吸附；GSS362在新鮮表面的吸附前期為擴(kuò)散控制吸附，吸附后期為混合動(dòng)力控制吸附。

實(shí)驗(yàn)部分

試劑和儀器

GSS362：經(jīng)測定表面張力曲線無最低點(diǎn)，說明不含高活性雜質(zhì)；實(shí)驗(yàn)用水均為二次去離子水經(jīng)亞沸重蒸處理。

JK99C型全自動(dòng)表面張力儀（測量精度0.05 mN/m）：上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司；SHA-C型水浴恒溫振蕩器（控溫精度±0.5℃）：金壇市恒豐儀器廠；BP100型動(dòng)態(tài)表面張力儀：德國Kruss公司。

表面性能的測定

系列濃度表面活性劑水溶液的配制

待測GSS362溶液的濃度范圍設(shè)定為1×10-6～1×10-2mol/L。首先配制一定量濃度為1×10-2mol/L的GSS362水溶液作為母液備用，然后移取適量母液逐級稀釋，得到一系列不同濃度的溶液，在設(shè)定溫度的振蕩水浴鍋中恒溫30 min。

靜態(tài)表面張力的測定

采用JK99C型表面張力儀由低濃度至高濃度測定恒溫后系列溶液的表面張力（γ），做γ-lgc（c為濃度）曲線。測試均在帶有恒溫夾套的玻璃杯中進(jìn)行，外接數(shù)控超級恒溫槽，溫度控制在預(yù)設(shè)溫度，溫度選擇為20，30，40℃。

動(dòng)態(tài)表面張力的測定

用BP100型動(dòng)態(tài)表面張力儀由低濃度至高濃度測定恒溫后系列溶液的動(dòng)態(tài)表面張力。測試均在帶有恒溫夾套的玻璃杯中進(jìn)行，外接數(shù)控超級恒溫槽，溫度控制在預(yù)設(shè)溫度，溫度選擇20，30，40℃。

結(jié)果與討論

GSS362水溶液表面張力的測定

不同溫度下GSS362水溶液的靜態(tài)表面張力見圖1，介平衡表面張力與平衡表面張力見表1。

圖1不同溫度下GSS362水溶液的靜態(tài)表面張力

表1不同溫度下的介平衡表面張力與平衡表面張力

圖2不同溫度下GSS362的動(dòng)態(tài)表面張力

由圖2可知，不同濃度下，GSS362溶液動(dòng)態(tài)表面張力下降的趨勢不一樣，濃度較低時(shí)（lgc=-4.52），圖1的靜態(tài)表面張力遠(yuǎn)低于溶劑表面張力，而測得的溶液動(dòng)態(tài)表面張力等于溶劑表面張力，因?yàn)?，在濃度較低時(shí)，溶液相中表面活性劑分子濃度較低，分子擴(kuò)散至表面的速率較慢，因而動(dòng)態(tài)表面張力降低需要較長時(shí)間。

在lgc=-3.00時(shí)，可看出較完整的動(dòng)態(tài)表面張力降低曲線，開始時(shí)表面張力接近溶劑的表面張力，隨時(shí)間的延長表面張力先快速下降，降至一定數(shù)值后，降幅趨緩，在一段時(shí)間內(nèi)基本保持不變。因?yàn)闅?液界面新生成時(shí)，GSS362尚未在表面吸附，界面張力為溶劑的表面張力，隨著時(shí)間的延長，表面活性劑分子開始在表面吸附，氣/液界面張力降低，隨著吸附的進(jìn)行，表面逐步趨于飽和，表面活性劑分子在表面吸附的速率下降，因而動(dòng)態(tài)表面張力下降速率變慢，趨于平衡。

而表面活性劑分子在表面達(dá)到飽和吸附量還需要進(jìn)一步的吸附與定向排列過程，因而觀察到動(dòng)態(tài)表面張力曲線中的張力值較對應(yīng)濃度下的靜態(tài)表面張力值高。而水溶液中GSS362濃度較高時(shí)（c＞cmc，cmc為臨界膠束濃度），表面活性劑分子很快吸附到表面，開始測定時(shí)，新生成的氣/液界面吸附較多的表面活性劑分子，因而動(dòng)態(tài)表面張力低于溶劑的表面張力，且隨著濃度的增加，初始動(dòng)態(tài)表面張力降低。當(dāng)c＞cmc時(shí)，為表面活性劑膠束溶液，在溶液表面上吸附的表面活性劑分子達(dá)到飽和，達(dá)到平衡張力并保持不變。膠束似乎不具備表面活性，事實(shí)上膠束存在時(shí)表面活性劑溶液表面的吸附情況比無膠束時(shí)復(fù)雜得多。

從分子角度看，溶液中存在膠束形成和分離的過程，從而導(dǎo)致了溶液中表面活性劑單體在體相和表面間的傳遞過程，即在表面活性劑的膠束溶液中，單體與膠束都參與了動(dòng)態(tài)吸附。