2.2 温度对氨水表面张力的影响

不同温度下的氨水表面张力值见图3。

图3 不同温度下氨水的表面张力

由图3可知，随着温度增加，氨水表面张力均呈下降趋势。当氨水浓度为5%时，其表面张力在20.5℃为67.6mN/m，45℃时为61.4mN/m；浓度升高至20%，在20.5~45℃范围，氨水表面张力由63.6mN/m降至56.3mN/m，降幅为11.48%。根据测试浓度氨水表面张力变化趋势特点，将其分为三个阶段:较低氨水浓度(5%和10%)整体变化趋势一致，在20.5~25.5℃时，下降幅度较大，分别下降2.51%和2.56%；25.5~35℃，表面张力下降趋势变缓；35~45℃，表面张力下降幅度增加，降幅达4.66%和4.82%。而较高氨水浓度(15%和20%)的表面张力值在前两个阶段下降趋势与较低浓度氨水保持一致，但降幅偏大，在35℃以后，氨水表面张力值降幅趋于平缓。

温度的升高导致分子运动加剧，在平衡位置振动幅度增大，分子间距增大，分子引力减弱，扩散速度加快；另一方面，热运动动能较大的分子能克服液体间的分子引力蒸发，气液两相间的密度差减小造成分子的引力减小，表面位能降低，致使反应液表面张力减小。由图3可知，35℃时氨水浓度对表面张力的影响最大，此温度下氨水浓度由5%升至20%时，溶液表面张力值下降6.8mN/m，降幅为10.56%。

2.3 表面活性剂对氨水表面张力的影响

不同表面活性剂及添加量对氨水表面张力的影响见图4。

图4 不同表面活性剂及添加量对氨水表面张力的影响

由图4可知，添加少量表面活性剂，会使氨水溶液的表面张力显著降低。添加表面活性剂后溶液内一部分表面活性剂分子自动聚集于氨水表面层定向排列，其两性基团在气液界面层大量铺展。因表面活性剂亲水基与水分子的亲和力比周围水分子间的亲和力更强，使界面不饱和力场得到某种程度的补偿，从而使氨水表面张力显著降低。当表面活性剂浓度达到一定值后，溶液表面张力变化幅度减小，最终趋于稳定，此时溶液表面层中的表面活性剂已达到临界胶束浓度(CMC)。

由图4可知，在表面活性剂含量处于0~1.4mg范围内，CAB-35对氨水表面张力的降低幅度最为显著，且在含量为0.6mg时基本达到临界胶束浓度，添加量为1.4mg时，含CAB-35的氨水溶液表面张力值为36.8mN/m，降幅高达44.83%。而SDS则在含量为0.8mg时达到临界胶束浓度，其余3种表面活性剂在此范围内未曾达到。含ACS-12的氨水表面张力降幅除在0~0.25mg范围内略高于含APG0810的氨水表面张力降幅之外，其对表面张力值的削弱影响最不显著。

氨水中表面活性剂含量在0~0.2mg范围内，含SDS的氨水表面张力降幅仅比含CAB-35的氨水表面张力降幅小。0.1mg时，LHSB和APG0810降低氨水表面张力的幅度相同(5.10%)，继续升高表面活性剂添加量，相同浓度下含LHSB的氨水表面张力降幅均比含APG0810的氨水表面张力降幅大。当含量大于0.8mg时，氨水溶液表面张力值降低幅度的大小关系为CAB-35 > LHSB > APG0810 > SDS > ACS-12。

添加量1.4mg时，含LHSB和APG0810的溶液表面张力值分别为48.0，48.5mN/m，下降28.04%，27.29%；含SDS和ACS-12的溶液表面张力分别下降了14.4，12.0mN/m，降幅为21.59%，17.99%，均小于44.83%。故实际应用中可优先选取CAB-35。

3 结论

(1)室温下，随着氨水浓度的增加溶液表面张力值呈下降趋势，当浓度升至6%时，溶液表面张力值下降5.5mN/m；而浓度从7%升高至25%，表面张力值仅降低5.3mN/m。溶液表面张力越小，液体在铂金板上浸润的高度越高，润湿性能越好。

(2)随着温度升高，不同浓度下的氨水表面张力值均呈下降趋势，且下降过程可分为3个阶段。温度小于35℃时，各浓度下前两阶段下降趋势相似，降幅先大后小；35~45℃范围，5%和10%的氨水表面张力值降幅增加，而15%和20%的氨水表面张力值降幅减小，并趋于稳定。

(3)不同含量的SDS、ACS-12、LHSB、APG0810和CAB-35表面活性剂均能使氨水溶液的表面张力显著下降，其中，同含量下含有CAB-35的氨水溶液表面张力值降幅最大。