《Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects》：Synergistic behavior of quasi-binary mixture of anionic disodium poly(ethylene glycol) sulfosuccinate and zwitterionic alkylamidopropyl hydroxysulfobetaine in aqueous solution: Effect of alcohol
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•聚乙二醇磺基琥珀酸二钠与椰油来源的磺基甜菜碱的混合物•低极性醇的存在降低了胶束化的协同行为•胶束化中的分子相互作用及其对混合比例的依赖关系•混合比例和醇对胶束化热力学行为的减弱作用引言几十年来，两性表面活性剂因其优异的性能以及在日用化学品和工业领域的广泛应用而备受关注。两性甜菜
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聚乙二醇磺基琥珀酸二钠与椰油来源的磺基甜菜碱的混合物
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低极性醇的存在降低了胶束化的协同行为
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胶束化中的分子相互作用及其对混合比例的依赖关系
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混合比例和醇对胶束化热力学行为的减弱作用
引言
几十年来，两性表面活性剂因其优异的性能以及在日用化学品和工业领域的广泛应用而备受关注。两性甜菜碱表面活性剂具有由间隔段分隔的两个带相反电荷中心构成的头基，与离子型表面活性剂相比，具有优异的生物降解性、良好的耐盐性、高温稳定性、较低的毒性、与其他表面活性剂更好的相容性等独特性能 [1]、[2]、[3]、[4]、[5]。在无电解质且中性pH条件下，磺基甜菜碱因电荷等量而呈电中性，导致其与离子型表面活性剂相比相互作用较弱。通常，其与离子型表面活性剂的混合物主要基于综合性能（包括协同行为和优于单一表面活性剂的更理想特性）而被广泛应用于许多领域 [1]、[2]、[3]、[4]、[5]。将椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱与阴离子型醇丙氧基硫酸盐混合时，混合物表现出表面活性剂间的协同行为，并可形成显著的中相微乳液 [6]。在烷基铵丙烷磺酸盐（AS）与阴离子型十二烷基硫酸钠（SDS）或阳离子型十二烷基三甲基溴化铵（DB）的二元混合物中，AS与DB之间存在理想行为，而AS与SDS之间是否存在相互作用取决于AS的疏水链长度以及惰性电解质的存在 [7]。对于两性表面活性剂与阴离子型表面活性剂（SDS、辛基硫酸钠SOS）或阳离子型DB的二元混合物，也可发现与DB接近理想的混合行为，且与具有相似疏水链的阴离子型表面活性剂之间存在强相互作用 [8]。磺基甜菜碱表面活性剂可与二辛基磺基琥珀酸钠（AOT）产生协同行为，且两性表面活性剂疏水链的增长增强了胶束化和空气/溶液界面吸附方面的协同性能 [9]。月桂基甜菜碱与阴离子型表面活性剂（内烯烃磺酸盐和羧酸盐）的混合物在4-6%盐度和100℃条件下可保持稳定，并表现出超低油/水界面张力，使含油饱和度降至10%以下，而阴离子混合物的含油饱和度为23% [10]。在烷基磺基甜菜碱与SDS的混合物中发现了剪切诱导的蠕虫状胶束 [11]。这些发现表明，甜菜碱表面活性剂具有多样化的性能，并且在大多数情况下与传统阴离子型表面活性剂（如SDS、AOT等）混合时可能存在协同相互作用 [7]、[8]、[9]、[10]。在此，值得讨论一些问题。与传统阴离子型表面活性剂不同，对于某些头基不仅含有阴离子基团还含有非离子亲水基团的阴离子型表面活性剂，它们能否在溶液中与两性表面活性剂产生协同作用？如果存在，相互作用的强弱如何？其作用机制是怎样的？
针对这些问题，本研究将涉及两性磺基甜菜碱与阴离子型表面活性剂的二元混合物。然而，与上述研究显著不同的是，本研究中两种表面活性剂均来源于椰油，这意味着两种表面活性剂的疏水基团具有多样性。具体而言，两种表面活性剂分别为烷基酰胺丙基羟基磺基甜菜碱（AHS）[4]、[5]和聚乙二醇磺基琥珀酸二钠（PES）[12]，两者均以椰油作为疏水基团的前体。对于这两种表面活性剂，可再生椰油作为前体提高了最终产物的生物质含量，与石油基产品相比可将全球变暖潜势降低13-50% [4]、[5]、[12]、[13]，因此它们属于环保材料。此外，PES与上述传统阴离子型表面活性剂不同，其阴离子基团与疏水基团之间的间隔段引入了平均分子量为200的聚乙二醇（PEG-200），这可能赋予其一些新性能。我们前期的研究 [12]、[14] 表明，PES可与来源于椰油的非离子型二乙醇酰胺（DE）在水溶液和水-甘油体系中产生协同相互作用。然而，两性AHS与非离子型DE在分子结构和理化性质上存在显著差异。DE具有两个非离子型亲水基团，而AHS的头基由阳离子中心和阴离子中心组成。这些差异可能导致胶束化过程及与其他表面活性剂相互作用的行为不同。更重要的是，需要探究PES与AHS之间的相互作用行为。考虑到两种表面活性剂尾基的多样性——每种均来源于椰油，且为具有相同头基和不同尾基的分子混合物——本文将PES和AHS视为准单一组分。因此，本研究的主要目的之一是探究两个准单一组分之间的相互作用，以及两种物质间的相互作用与文献报道的传统两性/阴离子表面活性剂混合物 [7]、[8]、[9]、[10] 的差异。通常，相互作用行为取决于表面活性剂的性质以及温度、无机盐和溶剂等环境因素 [3]、[4]、[5]、[14]、[16]、[17]、[18]、[19]、[20]、[21]、[22]、[23]。溶剂的添加可诱导胶束化性质的变化，以及相对于无溶剂体系中不同的分子相互作用 [3]、[4]、[5]、[14]、[18]、[19]、[20]。乙二醇和甘油这两种醇通常是多用途添加剂，如溶剂、助溶剂、防冻剂、润滑剂等 [3]、[4]、[5]、[20]、[21]。在许多产品中，这两种醇的用量在0.10 mol/L范围内 [3]、[4]、[5]。因此，本工作的另一个目标聚焦于醇及其极性对分子相互作用的影响。为获取相关信息，采用表面张力法和电导法测定准二元PES/AHS混合物的临界胶束浓度（cmc）。利用热力学模型（包括Clint模型、Rubingh模型等）估算相关胶束化参数。分子相互作用机制和溶剂效应将进行理论探讨。本研究获得的发现可能有助于理解表面活性剂间的相互作用行为、设计相关表面活性剂配方、为合成具有相似结构或前体的表面活性剂分子提供思路，并拓宽其在许多领域的应用。
章节片段
材料
PES和AHS通过使用无水乙醇重结晶纯化至约99 wt%。这些醇包括无水乙醇、乙二醇和甘油，均为分析纯试剂，纯度超过99 wt%（中国福晨化学试剂有限公司）。化学物质的结构如图1所示。核磁共振和红外光谱的相关数据已在文献 [12]、[24] 中给出。去离子水（DW，电导率约1.349 μS/cm）用于配制本研究中涉及的所有溶液。
胶束化与醇效应
采用表面张力法和电导法分别测定单一表面活性剂及其混合物的cmc值。图2a和图2b表明，在稀溶液中，γ随表面活性剂浓度（c）急剧下降，之后在超过某一浓度后基本保持恒定，该浓度代表胶束形成的起点，反映了表面活性剂的典型信号 [3]、[4]、[5]、[9]、[12]。因此，两条直线的交点即为……
结论
Clint模型和Rubingh模型被成功用于估算含甘油和乙二醇（0.10 mol/L）的两种溶液中准二元PES/AHS混合物的胶束化和热力学参数。对于单一表面活性剂，低介电常数（DC）的乙二醇的添加可增加AHS的cmc，并部分降低PES的cmc（相对于甘油的情况）。在给定溶液中，混合cmc值相对于理想情况的负偏差表明PES可以非理想地混合……
CRediT作者贡献声明
吕卓文：调查研究。 任朝华：监督指导、方法学、资金获取、概念化。 杨文迪：调查研究。 白宇：调查研究。 彭颖：调查研究。
利益冲突声明
我们声明，不存在已知的与本论文工作相冲突的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本工作由湖北省晨光青年人才发展基金会资助（中国）。
杨文迪|任朝华|吕卓文|彭颖|白宇
