Role of chain length and electrolyte on the micellization of anionic fluorinated surfactants in water
Role of chain length and electrolyte on the micellization of anionic fluorinated surfactants in water
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链长和电解质对阴离子氟化表面活性剂在水中胶束化的作用
DOI：
10.1016/j.colsurfa.2021.127313
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Alexandridis, Paschalis
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kancharla, Samhitha;Jahan, Ruksana;Bedrov, Dmitry;Tsianou, Marina;Alexandridis, Paschalis
离子表面活性剂在水介质中的胶束化反映了表面活性剂尾部的疏水吸引和表面活性剂头基的静电斥力之间的平衡。本文以含氟表面活性剂全氟己酸钠(NaPFHx)和全氟辛酸钠(NaPFO)为研究对象，考察了疏水链长和电解质组成对表面活性剂胶束化的影响，分析了表面张力、芘荧光、小角中子散射(SANS)和粘度等实验数据。NaPFHx在水中的临界胶束浓度为200 mm，远高于NaPFO的30 mm，这是因为后者增加了两个CF2-基团。在水溶液中加入0.25M氯化钠后，NaPFHx和NaPFO的临界胶束浓度分别降低了约50%和80%。NaPFHx和NaPFO胶束均为椭圆形。与NaPFO相比，NaPFHx形成的胶束更小：NaPFHx在D2O中的缔合数为15，而NaPFO中的缔合数为25。加入氯化钠后，胶束形状变得更加细长。这是关于NaPFHx胶束结构的首次报道。本文提供的信息支持用相对安全的长链表面活性剂重新配制和取代长链含氟表面活性剂。
The micellization of ionic surfactants in aqueous media reflects a balance between the hydrophobic attraction of surfactant tails and the electrostatic repulsion of surfactant headgroups. We investigate here the effect on surfactant micellization of the hydrophobic chain length and electrolyte composition, by focusing on the fluorinated surfactants sodium perfluorohexanoate (NaPFHx) and sodium perfluorooctanoate (NaPFO) in aqueous solution without/with NaCl, and analyzing experimental data from surface tension, pyrene fluorescence, small-angle neutron scattering (SANS), and viscosity techniques. The CMC of NaPFHx in water was 200 mM, much higher than that of NaPFO, 30 mM, due to the additional two -CF2- groups of the latter. Upon addition of 0.25 M NaCl to the aqueous solution, the CMC of NaPFHx and NaPFO decreased by about 50% and 80%, respectively. The NaPFHx and NaPFO micelles are both ellipsoid in shape. NaPFHx forms smaller micelles compared to NaPFO: the association number for NaPFHx in D2O was 15 compared to 25 for NaPFO. Upon NaCl addition, the micelle shape became more elongated. This is the first report on the NaPFHx micelle structure. The information presented here supports the re-formulation and replacement of long-chain fluorinated surfactants with relatively safer long-chain surfactants.
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