濁點（Cloud point），非離子表面活性劑的一個特性常數，其受表面活性劑分子結構和共存物質的影響。表面活性劑的水溶液，隨著溫度的升高會出現渾濁現象，表面活性劑由完全溶解轉變為部分溶解，其轉變時的溫度即為濁點溫度。濁點(CP) 是非離子表面活性劑(NS) 均勻膠束溶液發生相分離的溫度，是其非常重要的物理參數。
基本介紹
- 中文名：濁點
- 外文名：Cloud point
- 本質：物理化學概念
- 所屬：油類、清漆等；非離子表面活性劑
詳細定義,影響因素和機理,濁點的估測,
詳細定義
(1) 油類、清漆等液體樣品在標準狀態下冷卻至開始出現混濁的溫度為其濁點。混濁是由於水分或固體從樣品中析出。燃料油、潤滑油等的濁點越低，則其所含的水分或固體石蠟越少。其估測一般採用國家標準GB/T 6986-2014石油產品濁點測定法。
這類表面活性劑以其醚鍵中的氧原子與水中的氫原子以氫鍵形式結合而溶於水。氫鍵結合力較弱，隨溫度升高而逐漸斷裂，因而使表面活性劑在水中的溶解度逐漸降低，達一定溫度時轉為不溶而析出成渾濁液。濁點與表面活性劑分子中親水基和親油基質量比有一定關係。
濁點的範圍跟產品的純度有一定關係，質量好、純度高的產品濁點明顯，質量差的不明顯。
常用非離子型表面活性劑的濁點：
OP/NP系列（烷基酚聚氧乙烯醚） | OP-9 | OP-10 | OP-15 | OP-20 | OP-40 |
濁點/°C（1%溶液） | 60-65 | 68-78 | 94-99 | >100 | >100 |
O系列（脂肪醇聚氧乙烯醚） | O-10 | O-15 | O-20 | ||
濁點/°C（1%溶液） | 72-76 | 81-85 | 88-91 | ||
EL系列（氫化蓖麻油聚氧乙烯醚） | EL-20 | EL-30 | EL-40 | EL-60 | EL-80 |
濁點/°C（1%溶液） | ≤30 | ≥45 | 70-84 | 85-90 | ≥91 |
影響因素和機理
濁點不僅取決於NS 的分子結構，而且受添加物(如無機電解質、極性有機物、表面活性劑、聚合物等) 的影響很大，同時與NS 的濃度也有關係 。
1. NS 的濃度對濁點的影響
隨著NS 濃度的升高，其濁點是先下降後上升。這是因為在濁點到達最低值之前，表面活性劑濃度升高僅使膠束的數目增加，導致膠束之間相互碰撞的幾率增大，聚集的可能性增加，因此易引起與水相分離，使濁點降低。濁點達到最小值時，隨著NS 濃度的增大，膠束形狀由球狀向棒狀轉變，從而導致膠束粒子的迴旋半徑增大，溶液粘度增加，膠束彼此相遇的幾率降低，導致濁點升高。
2. 無機電解質對濁點的影響
Schott 等發現，濁點的變化量Δ與外加電解質的濃度近似呈線性關係，尤其是在低濃度區，並且各個離子所引起的濁點變化量具有代數加和性。他們從令ΔNO3-= 0 出發，通過實驗計算出許多陰離子和陽離子對一些NS的濁點變化值，發現除了Na+、K+、Cs+、NH4+ 、Rb+ 外，所有被測陽離子都具有升高濁點作用。其原因是許多陽離子具有絡合作用，即醚中的氧所提供的孤對電子能填入金屬離子的空軌道形成絡合物，大大增強了極性基的親水性。然而Na+、K+、Cs+、Rb+ 和NH4+均不能與乙氧鏈形成絡合物,卻能與NS 的極性基爭奪水分子，所以使濁點降低。
陰離子對乙氧鏈型NS 濁點的影響服從Hofmeister 感膠離子序。根據它們對水結構的影響，陰離子可分為結構形成陰離子——可促進水分子通過氫鍵形成聚集體，和結構破壞陰離子——可促使水分子聚集體的解聚。前者離子半徑小和/或帶多價負電荷，因而電荷密度大，能產生強靜電場，從而能束縛比較多的水分子，增大水的粘度和表面張力，促進水分子聚集體的生成,降低濁點。一般這些離子具有電負性高和極化率低的特點，感膠離子數一般≤8 ,如F-、OH-、SO42-、PO43- 等。而後者具有低電負性和高極化率的特點，由於電荷密度低，只能產生弱靜電場，體相中的水分子聚集體容易解聚，因而起到鹽溶作用，其感膠離子數一般≥11，如I- 、SCN- 等，因此這些離子也被稱為向混亂型陰離子。隨著向混亂型陰離子濃度的增大，當大部分或全部水分子聚集體變成自由水時，濁點便出現一極大值；再隨著無機鹽濃度的升高，由於陽離子的鹽析作用(因為一般使用鈉鹽)，會使濁點降低。Goel指出，只有當電解質濃度大於一個臨界最低濃度時，才能表現出它們對濁點的作用。並且對於陽離子相同的電解質,其陰離子的感膠數越大，臨界最低濃度也越大，NS 的濁點變化量越小。所以對於陽離子相同的無機電解質，陰離子感膠數越大，對NS 的濁點影響越小。
3. 極性有機物對濁點的影響
NS 的濁點與外加極性有機物的碳氫鏈長、極性基團類型和數目都有關係，並且與各有機物的濃度呈相當好的直線關係，尤其是在低濃度區。Gu 等 研究了21 種極性有機物對1 (wt) %的TX-100水溶液濁點的影響後,發現與水可無限混溶的極性有機物升高了TX-100 的濁點，而在水中部分溶解的極性有機物降低了TX-100 的濁點。這是因為前一類有機物通過改變溶劑水的結構，降低了介質的極性，同時部分有機物吸附於膠束2水界面，通過其溶劑化作用，使NS 的膠團化作用受到了限制，濁點升高。而後一類有機物分子由於增溶於膠束柵欄層之中，導致膠束體積膨脹，從而降低NS 的濁點。對於一組同系物而言，它們對NS 濁點的影響程度與其疏水烷基鏈長有關。一般，在一定溫度下，有機物烷基鏈越長，使NS 水溶液發生相分離所需的有機物濃度越低。因此是NS 和有機物在水中的相對溶解度決定了濁點的變化。
4. 表面活性劑對NS 濁點的影響
在NS 溶液中加入離子型表面活性劑( IS) 能顯著增大其濁點，並且與電解質對濁點的影響不同的是，對NS 不存在臨界最低濃度，在濃度極低時就能對濁點產生影響 。這是因為NS 與IS 形成了混合膠束，當外加IS 濃度較低時，IS 插入NS 膠束界面膜內，形成以NS 為主的混合膠束，膠束表面電荷密度增大，濁點顯著升高；當IS 濃度逐漸增大以至形成以IS 為主的膠束時，NS 插入IS 膠束界面膜中，使IS 極性頭之間產生禁止，濁點再次顯著升高。外加兩性表面活性劑對NS 濁點基本沒有影響，向NS 溶液中加入等量陽離子表面活性劑和陰離子表面活性劑也不影響其濁點。
5. 聚合物對NS 濁點的影響
Qiao 等研究了不同分子量的聚乙二醇(PEG) 對NS 濁點的影響後，發現小分子量的PEG升高了NS 的濁點，而大分子量的PEG則起到相反的作用。這是因為長鏈PEG的無規線團包裹在膠束周圍，形成一種特殊的聚合物-膠束複合物——冠狀內鏈膠束。由於相鄰膠束之間NS單體的交換，導致膠束之間相互吸引，從而使膠束容易發生碰撞。因此，聚合物的鏈越長，聚合物所起的“橋樑”作用越明顯，膠束碰撞的機會越多，導致濁點下降。而對於小分子量的PEG，其乙氧鏈短，只能部分覆蓋在膠束界面，由於聚合物鏈的空間效應和溶劑化作用導致膠束之間碰撞機會減少，從而引起濁點升高。應該提及的是,分子量的高低是相對於NS膠束的尺寸而言的。
濁點的估測
對於濁點高於100℃的NS，常壓下無法直接測量。於是文獻提出了估測高於100℃濁點的兩種方法。其一是外延法，選一種起鹽析作用的電解質，常壓下測定不同電解質濃度時的濁點值並作圖,再外延至濃度為零處，即為近似的濁點值。為減少外延的任意性，宜多測幾種電解質，然後取平均值。當然，這種方法具有一定的局限性，因為在高壓下，濁點是否與電解質的濃度呈線性關係是未知的。但是這對於研究高溫高壓下NS的相行為具有一定的參考價值。其二是對比法，假設對於結構相似的NS，其濁點變化主要取決於電解質的品種。先選一種與未知濁點的NS結構相似，且常壓下濁點低於100℃的NS，測量其加入鹽析電解質所引起的濁點變化值，再測量存在該濃度鹽析電解質時未知濁點的NS 的濁點，然後加上變化值，即得該NS的濁點近似值。
