本發(fā)明涉及表面活性劑檢測，尤其涉及一種同時測定離子型表面活性劑臨界聚集濃度和臨界膠束濃度的方法。

背景技術(shù)：

1、表面活性劑素有“工業(yè)味精”之稱，在較低使用濃度時可以顯著降低溶液體系的表面張力，在超過一定濃度后又可以在溶液體系內(nèi)部形成膠束、液晶、囊泡等兩親性聚集體，這些形態(tài)多樣的兩親性聚集體賦予了表面活性劑溶液體系諸多特殊性能，使其能夠廣泛應(yīng)用于日用化學(xué)、食品、皮革、三次采油、建筑等眾多領(lǐng)域。其中，最重要的兩親性聚集體莫過于膠束。在膠束形成過程中，表面活性劑分子由游離狀態(tài)先聚集形成預(yù)膠束，此時對應(yīng)的表面活性劑濃度稱之為臨界聚集濃度(cac)；隨著表面活性劑濃度的逐步增加，表面活性劑分子在溶液中的狀態(tài)由預(yù)膠束轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)十個乃至數(shù)百個分子組成的膠束，此時體系中對應(yīng)的表面活性劑濃度稱之為臨界膠束濃度(cmc)。溶液中表面活性劑離子濃度達到cmc后，其許多性能就會發(fā)生顯著的變化，如去污、乳化、潤濕、增溶、起泡等性能。例如：當(dāng)表面活性劑離子濃度達到cmc之前，其增溶能力幾乎可以忽略不計，但是在超過cmc之后增溶能力顯著提升。cmc越小，該表面活性劑改變?nèi)芤后w系性質(zhì)所需要的濃度越低，即應(yīng)用效率越高。

2、目前，對表面活性劑cmc的研究較為深入，而cac則較少。cmc的測定方法有：表面張力法、電導(dǎo)率法、濁度法、染料法、離子選擇電極法、光散射法等。每種測定方法依據(jù)原理不同，采用的儀器設(shè)備不同，測定過程的難易程度亦不太相同。同時，由于表面活性劑理化性質(zhì)的變化機理不同，對濃度變化的響應(yīng)靈敏度也不同，因此，不同的測定方法測得的結(jié)果可能會有所差異。例如，表面張力法是利用溶液的表面張力隨表面活性劑離子濃度的變化情況，常用表面張力儀測定，該方法簡單方便，普適性較強，受外界干擾較少。而離子選擇電極法是利用能斯特原理，即離子選擇電極與參比電極在體系中能夠?qū)Ρ砻婊钚詣╇x子濃度的變化給出響應(yīng)并以電信號的形式呈現(xiàn)，該電響應(yīng)信號與體系中表面活性劑離子濃度呈線性關(guān)系；通過繪制響應(yīng)信號與表面活性劑離子濃度曲線，拐點處對應(yīng)的表面活性劑離子濃度即為cmc。該方法測定cmc時樣品不需預(yù)處理，且設(shè)備簡單、操作方便、測定速度快、測量范圍廣、靈敏度高，具有廣闊的應(yīng)用前景。

3、目前的測定方法主要集中于離子型表面活性劑cmc的測定，尚未見同時測定表面活性劑cmc和cac的相關(guān)報道。因此，提供一種同時測定離子型表面活性劑cmc和cac的方法具有良好的前景。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種同時測定離子型表面活性劑臨界聚集濃度和臨界膠束濃度的方法。

2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種同時測定離子型表面活性劑臨界聚集濃度和臨界膠束濃度的方法，包含如下步驟：

4、1)將離子選擇電極和甘汞參比電極浸入待測體系，電位值emf穩(wěn)定后向待測體系滴加滴定劑溶液，記錄滴定劑溶液的體積與對應(yīng)的電位值；

5、2)根據(jù)滴定劑溶液的體積、滴定劑溶液的濃度和待測體系的體積得到待測體系中的滴定劑濃度c，繪制濃度與電位值的散點圖，得出自檢出下限濃度至第一個拐點濃度的線性關(guān)系、第一個拐點濃度至第二個拐點濃度的線性關(guān)系、第二個拐點濃度后的線性關(guān)系，根據(jù)三條線性關(guān)系的交叉點得到臨界聚集濃度和臨界膠束濃度；

6、其中，第二個拐點濃度＞第一個拐點濃度＞檢出下限濃度。

7、作為優(yōu)選，步驟1)所述離子選擇電極的膜材料為聚氯乙烯膜材料，聚氯乙烯膜材料包含陽離子型功能化聚氯乙烯膜材料和陰離子型功能化聚氯乙烯膜材料，陽離子型功能化聚氯乙烯膜材料和陰離子型功能化聚氯乙烯膜材料的質(zhì)量比為1～9:9～1。

8、作為優(yōu)選，所述陽離子型功能化聚氯乙烯膜材料的制備方法包含如下步驟：

9、(1)將聚氯乙烯和哌嗪衍生物在有機溶劑中反應(yīng)，得到胺化聚氯乙烯；

10、(2)將胺化聚氯乙烯和碘甲烷在有機溶劑中反應(yīng)，得到陽離子型功能化聚氯乙烯膜材料；

11、所述哌嗪衍生物包含n-甲基哌嗪、n-乙基哌嗪、氨乙基哌嗪、氨丙基哌嗪、羥丙基哌嗪或羥乙基哌嗪，有機溶劑包含二甲基亞砜、環(huán)己酮、四氫呋喃、n,n-二甲基甲酰胺或硝基甲烷，聚氯乙烯的分子量為5000～300000。

12、作為優(yōu)選，步驟(1)所述聚氯乙烯和哌嗪衍生物的摩爾比為1～3:3～1，反應(yīng)的溫度為20～80℃，反應(yīng)的時間為24～480h；

13、步驟(2)所述胺化聚氯乙烯和碘甲烷的摩爾比為1～3:3～1，反應(yīng)的溫度為20～100℃，反應(yīng)的時間為12～84h。

14、作為優(yōu)選，所述陰離子型功能化聚氯乙烯膜材料的制備方法包含如下步驟：

15、①將聚氯乙烯、胺化劑在有機溶劑中反應(yīng)，得到胺化聚氯乙烯；

16、②將胺化聚氯乙烯、磺化劑、封端劑在有機溶劑中反應(yīng)，得到陰離子型功能化聚氯乙烯膜材料；

17、所述胺化劑包含苯胺、苯甲胺、苯乙胺、苯丙胺、甲醇胺、乙醇胺或丙醇胺，磺化劑包含發(fā)煙硫酸、硫酸、液體三氧化硫、氯磺酸或氨基磺酸，封端劑包含甲酸酐、醋酐、丙酸酐、甲酰氯、乙酰氯、丙酰氯、甲酰溴、乙酰溴或丙酰溴，有機溶劑包含四氫呋喃、丁酮、n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、氯苯和環(huán)己酮中的一種或幾種，聚氯乙烯的分子量為5000～300000。

18、作為優(yōu)選，所述發(fā)煙硫酸中三氧化硫的質(zhì)量分數(shù)≥20％，硫酸的質(zhì)量濃度≥30％；

19、步驟①所述聚氯乙烯和胺化劑的摩爾比為1:0.2～5，反應(yīng)的溫度為20～140℃，反應(yīng)的時間為24～120h；

20、步驟②所述胺化聚氯乙烯、磺化劑和封端劑的摩爾比為1:10～50:10～50，反應(yīng)的溫度為40～60℃，反應(yīng)的時間為72～336h。

21、作為優(yōu)選，步驟1)所述滴定劑溶液為陽離子表面活性劑溶液或陰離子表面活性劑溶液，滴定劑溶液的濃度為梯度濃度，第一梯度濃度為10-5～10-3mol/l，第二梯度濃度為10-3～10-1mol/l，第三梯度濃度為10-1～1mol/l；第一梯度濃度滴定劑溶液、第二梯度濃度滴定劑溶液、第三梯度濃度滴定劑溶液和待測體系的體積比為3～5:3～5:0.1～5：20～50。

22、作為優(yōu)選，所述陽離子表面活性劑溶液為季銨鹽型陽離子表面活性劑溶液，季銨鹽中長碳鏈數(shù)量為1個或2個，每個長碳鏈的碳原子數(shù)量為8～18個。

23、作為優(yōu)選，所述陰離子表面活性劑溶液包含直鏈烷基磺酸鹽溶液、直鏈烷基硫酸鹽溶液、直鏈烷基羧酸鹽溶液、直鏈烷基磷酸鹽溶液、脂肪烷基乙氧基硫酸鹽溶液、脂肪烷基乙氧基磺酸鹽溶液、脂肪烷基乙氧基磷酸鹽溶液、脂肪烷基乙氧基羧酸鹽溶液、脂肪烷基丙氧基硫酸鹽溶液、脂肪烷基丙氧基磺酸鹽溶液、脂肪烷基丙氧基磷酸鹽溶液、脂肪烷基丙氧基羧酸鹽溶液、直鏈烷基苯磺酸鹽溶液、直鏈烷基苯硫酸鹽溶液、直鏈烷基苯羧酸鹽溶液或直鏈烷基苯磷酸鹽溶液；其中，長碳鏈數(shù)量為1個或2個，每個長碳鏈的碳原子數(shù)量為8～18個。

24、作為優(yōu)選，步驟1)所述待測體系為醇水溶液，醇水溶液中醇和水的體積比為0～50:100～50，醇為無水乙醇或異丙醇；所述待測體系的溫度為10～60℃，待測體系的ph值為3～12。

25、本發(fā)明的有益效果：

26、本發(fā)明依據(jù)能斯特原理，即離子選擇電極能夠?qū)θ芤褐须x子型表面活性劑的濃度選擇性響應(yīng)，并將其轉(zhuǎn)化成電信號，以電位值的形式體現(xiàn)，電位值與溶液中離子型表面活性劑的濃度具有線性關(guān)系，通過電位值即可計算得到溶液中離子型表面活性劑的濃度；采用包含陽離子型功能化聚氯乙烯膜材料和陰離子型功能化聚氯乙烯膜材料的離子選擇電極響應(yīng)離子型表面活性劑的濃度，分別得到電位值與低于臨界聚集濃度的離子型表面活性劑濃度的線性關(guān)系、電位值與高于臨界聚集濃度且低于臨界膠束濃度的離子型表面活性劑濃度的線性關(guān)系、電位值與高于臨界膠束濃度的離子型表面活性劑濃度的線性關(guān)系，三條不同線性關(guān)系的交叉點分別對應(yīng)離子型表面活性劑的臨界聚集濃度和臨界膠束濃度，實現(xiàn)同時測定離子型表面活性劑的臨界聚集濃度和臨界膠束濃度，具有無需預(yù)處理、操作簡單、測定速度快、周期短、靈敏度高、測量范圍廣的優(yōu)勢，且測定結(jié)果準(zhǔn)確度高。