烷基糖苷是一类性能优良的非离子型表面活性剂，它是以葡萄糖和天然脂肪醇为原料，由半缩醛羟基与醇羟基，具有表面活性好、泡沫性能优良、相容性好、无毒且可100％生物降解等优点，已广泛应用于纺织日化等领域。
本文选用不同烷链碳数（APG08(R=C8)，APG10(R=C10)，APG0810(R=C8-10)，APG1214(R=C12-14)），探究APG分子结构及外界因素对其泡沫性能的影响。
泡沫性能测试
1.发泡高度FH
发泡高度FH表征泡沫的起泡性，本实验取23s时的泡沫高度，单位mm。数值大，表示起泡性好。
2.排液50%的时间D50
排液50%的时间D50表征泡沫的稳定性，本实验取搅拌结束后，泡沫排液量占总液量50%时的时间，单位s。时间越长，表示泡沫稳定性越好。
结果与讨论
1.疏水链对APG泡沫性能的影响
设定温度为25℃，选取不同质量浓度的APG系列表面活性剂进行发泡，测得泡沫高度及泡沫排液50%的时间，如图1、图2所示。
通过比较图1中4条曲线可知，随着APG疏水性增加，起泡性先提高后降低，疏水链碳数为10时，起泡性最好。表面活性剂的起泡性与液体表面张力有关，表面张力越低，起泡性越好，但在临界胶束浓度以上，APG系列表面活性剂的液体表面张力基本相同。起泡性还与表面活性剂的亲疏平衡值(HLB值)有关系，疏水链短的APG08，HLB值大，泡沫性能较差，疏水链长的APG1214，HLB值小﹐泡沫性能也较差，而APG10的HLB相对适中，泡沫性能较好。
对比图2中4条曲线可知，疏水链对APG的稳泡性也有较大影响，疏水链较长，泡沫稳定性较好。APG的疏水链较长时，会在气泡的液膜表面形成紧密的吸附层，提高了泡沫的表面粘度，减缓了气体透过液膜的扩散速率：同时，疏水链较长，APG发泡原液的液相粘度较大，可减缓泡沫中液体的排出速率，故有利于泡沫的稳定性。但若碳链太长，形成的泡沫表面膜刚性会过强，反而不利于泡沫的稳定性。
2.质量浓度对APG泡沫性能的影响
通过观察图1每条曲线的变化趋势可知，随着APG质量浓度的增加，泡沫高度随之增加，起泡性逐渐提高；当到一定质量浓度时，发泡高度变化较小，起泡性基本稳定。液体表面张力会随着表面活性剂的浓度增加而减小，表面张力越小，起泡所需的能量越低，越有利于起泡，但到一定浓度时，表面张力达到平衡，起泡性趋于稳定。另一方面，泡沫体系是热力学不稳定体系，泡沫产生的同时也存在破裂，发泡剂质量浓度增加，泡沫破裂的速率减小，起泡性会有所提升。
观察图2的每条曲线可知，APG系列表面活性剂质量浓度增加，泡沫排液50%的时间也增加，泡沫稳定性提高：但超过一定质量浓度，泡沫稳定性提高较小，甚至会有所下降。原因是APG的质量浓度影响液体的表面张力和粘度，质量浓度增加，液体表面张力减小，液体粘度增大：低表面张力可以使泡沫体系能量降低，泡沫是热力学不稳定体系，总是趋向于较低的能量状态而保持相对的稳定；发泡液粘度增大，泡沫内的液体不易排出，液膜变薄减缓泡沫破裂速率也减慢。故泡沫稳定性提高。但质量浓度过大，泡沫液膜中表面活性剂分子数目过多，泡沫刚性增加，反而不利于泡沫的稳定性。
3. 温度对APG泡沫性能的影响
控制APG质量浓度为4ｇ/Ｌ，在不同温度下测泡沫高度及泡沫排液50％的时间，结果如图３、图４所示。
由图3可知，随着温度升高，APG系列表面活性剂的起泡性都下降，但疏水链长不同，下降程度有所不同，APG0810、APG10下降程度较大，而APG1214下降程度较小。原因可能是，温度升高会加剧溶液中表面活性剂分子的运动，这不利于分子的有序排列，使表面活性剂分子易于形成胶束，且温度升高发泡过程中泡沫的破裂速率也会增大。总之，温度增高，APG的起泡性下降。但疏水链较长，表面活性剂分子运动阻力相对较大，起泡性能下降程度相对较缓。
由图4可知，温度增高会降低APG系列表面活性剂形成泡沫排液50%的时间，即降低泡沫的稳定性。温度对泡沫液膜的性质影响较大，温度升高，表面活性剂在气液界面上吸附量减小，泡沫表面粘度下降，表面弹性下降，Marangoni自修复效应减弱，泡沫的稳定性降低。另外，高温度会降低溶液的粘度，加快排液速率，也会降低泡沫的稳定性。
4.无机盐硫酸钠对APG泡沫性能的影响
控制温度为25℃、APG质量浓度为4g/L，测得其在不同质量浓度的硫酸钠溶液中的泡沫高度及泡沫排液50%的时间，结果如图5、图6所示。
由图5可知，无机盐硫酸钠的加入对APG起泡性的影响有所不同，随着硫酸钠质量浓度的增加，APG1214的起泡性逐渐降低，而APG10及APG0810起泡性则逐渐提高。无机盐本身会增大液体的表面张力，不利于发泡原液的起泡，但APG系列表面活性剂在溶液中会呈现出一定的负电性，无机盐硫酸钠的加入，引入了反离子Na+，在一定程度上会促进APG分子的有序排列，进而降低液体的表面张力，有利于APG的起泡。疏水链长度不同，可能会影响APG分子的负电性。负电性较弱，无机盐增加液体表面张力的效果更明显，不利于起泡，而负电性较强，反离子降低液体表面张力的作用效果更强，促进起泡。
由图6可知，无机盐质量浓度对不同APG稳泡性的影响并不相同。APG0810、APG10的稳泡性明显增加，而APG1214稳泡性有所下降。原因可能是硫酸钠中的Na+会降低泡沫液膜表面APG分子亲水基间的静电斥力，使其排列更加紧密，减缓了液体的排出速率，也减弱了气体透过液膜而造成的泡沫兼并效应，故硫酸钠的加入可提高泡沫的稳泡性：但疏水链较长时，APG表面活性剂的负电性弱，反离子作用弱，而无机盐增加液体表面张力的作用更强，无机盐浓度越高，表面张力越大，泡沫体系能量越高，泡沫的稳定性越低。
5.体系pH值对APG泡沫性能的影响
设定温度为25℃、APG质量浓度为4g/L，测得其在不同pH值条件下的泡沫高度及泡沫排液50%的时间，结果如图7、图8所示。
由图7可知，pH值对APG系列表面活性剂的起泡性能影响相对较小。中性条件下，APG起泡性最好，酸性条件下，随着酸性的增强，起泡性略有下降，而碱性条件下，随着碱性的增强，起泡性有所提高。酸碱性可能会影响APG分子间或者与水分子之间的作用力，进而影响其起泡性能。
由图8可知，APG在酸性条件下，酸性增强，稳泡性下降，碱性条件下，碱性增强，稳泡性提升，中性条件下稳泡性相对较好，强碱条件下的稳泡性接近于中性。APG10在强碱条件下，稳泡性甚至优于中性条件。酸碱性可能会破坏APG亲水基团葡萄糖苷与水分子间形成的氢键，降低泡沫的表观粘度，而不利于泡沫的稳定性。但在强碱条件下，氢氧化钠质量浓度足够高时，会提高发泡原液的粘度，减缓泡沫的排液速率而有利于泡沫稳定性，Na+较多时，也会提高泡沫稳定性。
6.硬水对APG泡沫性能的影响
设定温度为25℃、APG质量浓度为4g/L，分别选用硬度以碳酸钙计为0.342g/L的硬水和去离子水进行发泡，测得其泡沫高度及泡沫排液50%的时间，如图9、图10所示。
由图9、图10可知，APG泡沫性能会受硬水影响，硬水会降低APG的起泡性和稳泡性；因为APG表面活性剂在溶液中会有一定的负电性，受两价金属离子的不利影响比较大，钙镁离子使部分APG胶束发生聚集，形成更大的胶束团，故会降低APG的泡沫性能。
转载自：化工好料到haoliaodao.com
来源：表面活性剂发展中心
林海球