Помутнение как характеристическое свойство оксиэтилированных ПАВ и полимеров
Хорошо известно, что растворы НПАВ при нагревании в определенном температурном интервале начинают сильно рассеивать свет. Они становятся "мутными". Это явление обусловлено определенными особенностями фазовой диаграммы. Область изотропного раствора ограничена со стороны высоких температур нижней кривой растворимости, выше которой система испытывает фазовое разделение с образованием фазы, обогащенной НПАВ, и раствора, обедненного НПАВ. О начале расслоения можно судить по помутнению растворов. Минимум на кривой растворимости является критической точкой. Приближение к этой точке сопровождается сильным светорассеянием вследствие критических флуктуации.
Температура помутнения сильно зависит от длины полиоксиэтиленовой цепи и в меньшей степени от размера гидрофобного радикала. Обычно точка помутнения регистрируется для некоторой фиксированной концентрации НПАВ. Из приведенных выше фазовых диаграмм можно определить, что точка помутнения для C^Eg равна ~80°С, а для СЕб и С12Е4-5О и - 100C соответственно. НПАВ с еще более короткими оксиэтиленовыми цепями не растворяются в воде даже при температуре замерзания, так что точка помутнения находится ниже O0C На рис. представлена зависимость точек помутнения при определенной массовой концентрации от числа оксиэтиленовых единиц для НПАВ с С12.
Зависимость точки помутнения от длины оксиэтиленовой цепи для НПАВ с 12 атомами углерода в углеводородных радикалах
Фазовые диаграммы систем поли - вода для ПЭГ разной молекулярной массы. Снизу вверх молекулярные массы ПЭГ равны IO6, 2 104, 1.4 · 104, 8 103,2270,2250 и 2160.
Явление помутнения наблюдается для многих систем и является общим свойством для широкого круга растворов, в которых растворенное вещество содержит оксиэтиленовые группы. Для поли или поли двухфазная область имеет простую замкнутую форму. Двухфазная область существенно расширяется во всех направлениях при увеличении молекулярной массы полимера. Основные особенности таких фазовых диаграмм характерны и для НПАВ. Однако системы с НПАВ более сложные из-за самоассоциации, приводящей к возникновению дополнительных фаз. Более того, точка помутнения сильно зависит от размера мицелл, который значительно варьируется для различных НПАВ. Большие числа агрегации, как и высокие степени полимеризации у полимеров, дают низкую точку помутнения и критическую точку при низкой концентрации.
На помутнение сильно влияет присутствие других растворенных веществ. Как видно, электролиты могут как повышать, так и понижать точку помутнения и соответственно могут называться всаливающими и высаливающими. Это объясняется особенностями взаимодействия полимера или НПАВ с растворенным веществом. Эффект более выражен для анионов. Некоторые анионы, например SCN-, проявляют преимущественное сродство к полимеру или поверхностно-активному веществу, а не к растворителю, вследствие чего накапливаются вблизи оксиэтиленовых групп. Другие, например СГ, не обладают такой склонностью, и их содержание вблизи оксиэтиленовых групп понижено. В первом случае растворимость НПАВ увеличивается и, как следствие, повышается точка помутнения, в то время как во втором - все происходит наоборот.
Очень небольшие добавки анионных ПАВ сильно увеличивают растворимость НПАВ и точку помутнения вследствие образования смешанных мицелл либо вследствие ассоциации ПАВ с полимером, если для последнего характерно явление помутнения. В результате таких взаимодействий образуются заряженные агрегаты, концентрирование которых в одной из фаз затруднено из-за невыгодности электростатических взаимодействий, обусловленной энтропией распределения противоионов.
