学术研究报告：不同碳链α-烯基磺酸钠（AOS）的性能研究

一、作者与发表信息
本研究由余水兵（中轻化工绍兴有限公司）、许祖国、李应锋（中轻化工股份有限公司）等团队合作完成，发表于《中国洗涤用品工业》2022年第7期（总第256期），文章编号为1672-2701（2022）07-50-04，DOI号为10.16054/j.cnki.cci.2022.07.011。

二、学术背景与研究目标
α-烯基磺酸钠（AOS）是一类以α-烯烃为原料经SO₃磺化、中和、水解制得的阴离子表面活性剂（anionic surfactant），属于第三大类SO₃磺化类表面活性剂。AOS具有发泡性强、抗硬水能力优异、生物降解性好等特点，广泛应用于洗涤、油田开采、混凝土添加剂等领域。然而，目前市场上的AOS多为C14和C16碳链混合物，针对不同碳链AOS的系统性性能研究较为缺乏。

本研究旨在通过测定C14AOS、C16AOS和C18AOS的Krafft点（克拉夫特点）、平衡表面张力、润湿性、泡沫及乳化性能，揭示碳链长度与性能的构效关系（structure-activity relationship），为实际应用提供理论依据。

三、实验方法与流程
研究分为五个主要实验步骤，具体如下：

1. Krafft点测定

   • 方法：配制10 g/L的AOS水溶液，冷冻至-18℃后以1℃/10 min速率升温，记录溶液由浑浊变澄清的温度。若溶液在冰水混合物中保持澄清，则记为Krafft点℃。
     
   • 仪器：低温恒温槽（江苏天翎仪器有限公司）。
     

2. 平衡表面张力测定

   • 方法：使用Krüss K12型表面张力仪（德国），测定25℃下不同浓度AOS溶液的表面张力，绘制浓度-表面张力曲线，确定临界胶束浓度（critical micelle concentration, CMC）及CMC时的表面张力（γCMC）。
     

3. 润湿性测试

   • 方法：参照国标GB/T 11983-2008《表面活性剂 润湿力的测定 浸没法》，测定1 g/L AOS溶液在25℃下润湿标准帆布所需时间，重复10次取平均值。
     

4. 泡沫性能测试

   • 方法：将1 g/L AOS溶液置于具塞量筒中，剧烈振荡50次后记录泡沫体积随时间的变化，计算泡沫稳定性（V₅min/V₀.₅min）。
     

5. 乳化性能测试

   • 方法：将1 g/L AOS溶液与液体石蜡按1:1体积混合，振荡后记录析出10 mL水相所需时间，重复3次取均值。
     

四、主要研究结果
1. Krafft点
- C14AOS的Krafft点℃，C16AOS为19℃，C18AOS为36℃。碳链增长导致疏水性增强，水溶性降低，Krafft点升高。

1. 表面活性参数

   • CMC随碳链增长显著降低（C14AOS: 290 mg/L；C16AOS: 190 mg/L；C18AOS: 13 mg/L），但γCMC无显著差异（32.6~33.1 mN/m）。
     

2. 润湿性

   • 润湿时间随碳链增长延长（C14AOS: 14 s；C16AOS: 20 s；C18AOS: 31 s），因长碳链分子扩散速度慢且界面吸附空间位阻大。
     

3. 泡沫性能

   • C14AOS与C16AOS泡沫体积相近（约300 mL），显著高于C18AOS（约150 mL）。泡沫稳定性（V₅min/V₀.₅min）亦呈相同趋势（C14AOS: 0.83；C16AOS: 0.81；C18AOS: 0.64）。
     

4. 乳化性能

   • C18AOS乳液分水时间最长（151 s），显著高于C14AOS（130 s）和C16AOS（129 s），因其长碳链与石蜡作用力更强。
     

五、结论与价值
1. 科学价值
- 明确了碳链长度对AOS性能的影响规律：碳链增长导致Krafft点升高、CMC降低、润湿性减弱，但对γCMC无显著影响；长碳链（C18）更利于乳液稳定，但不利于泡沫性能。
- 填补了不同碳链AOS系统性研究的空白，为表面活性剂分子设计提供了理论支持。

1. 应用价值
   
   • 指导工业选型：需低温应用的场景（如洗涤剂）宜选用C14AOS/C16AOS；需高乳化稳定性的领域（如油田驱油）可选用C18AOS。
     

六、研究亮点
1. 创新性发现
- 首次系统比较了C14-C18 AOS的全性能差异，揭示了碳链长度与润湿性、泡沫稳定性的非线性关系。
2. 方法学严谨性
- 结合国标与自定义参数（如泡沫稳定性比值），多维度量化性能差异。

七、其他价值
研究引用了9篇文献，涵盖AOS制备、应用及理论（如《表面活性剂作用原理》），为后续研究提供了重要参考。