• Tidak ada hasil yang ditemukan

the interaction between polyethylene oxide and surfactant

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2025

Membagikan "the interaction between polyethylene oxide and surfactant"

Copied!
6
0
0

Teks penuh

(1)

Mem Fac Educ Shimane Umv (Nat Scu ) Vol 4, pp. 39‑44, 1970 

THE INTERACTION BETWEEN POLYETHYLENE OXIDE  AND SURFACTANT 

By 

Sadanori NISHIKORI* 

1 . Introduction 

Various kinds of water‑soluble polymers are used as a sizing agent of textiles. The  interaction between polymers and surfactants have been studied previously by many  investigatorsl)2)3) The water‑soluble polymers used in those studies are polyvinyl  alcohol and polyvinyl pyrolidone which have polar groups. The interaction between  sodium lauryl sulfate and ethylene glycol which is polyethylene oxide of low‑molecular  weight has been investigated by M. N. Jones.4) 

The polyethylene oxides of higher molecular and their derivatives are used as not  only a sizing, but also a soil release finishing agent. It is considered, accordingly,  of interest to study the interaction between the polyethylene oxide and surfactant 

In the present paper, some results will be reported on the viscometric studies of the  polyethylene oxides of molecular weight of 500 , OO0‑3,000,000 in aqueous solution of  sodium lauryl sulfate or sodium laurate. 

2 . Ex perimentals  2.1 Materials 

Sodium lauryl sulfate was prepared by recrystallization of a commercial product from  ethyl alcohol. Sodium laurate was prepared by neutralization of lauric acid with sod‑

ium hydroxide in conductivity water at 90'C. Sodium hydroxide was always used in  20/0 excess, in order to prevent the hydrolysis of the soap. 

Commercial polyethylene oxides were purified by extraction with acetone containing  50/0 Of water. Their molecular wieghts shown in Table I were determined by the visc‑

osity measurements and the caluculations with the following equation. 5)  [ ] = 6.4xl0‑5 M0.82 (in water at 35'C) 

Table l. Molecular welghts of polyethylene oxides 

Brand Cn)a) (dl./g) Molecular weight 

PE0‑3N 2 . 8 4 . 6 x 105  PE0‑lON 9 . 6 20 . 5 x 105  PE0‑18N 16 . O 38 . 3 x 105 

a) in water at 35'C  2 . 2 Viscosity measurements 

The viscosities of polyethylene oxide in the solutions of various concentrations of a  Faculty of Education, Shimane University, Matsue City, Japan 

(2)

surfactant were measured by a viscometer of Ostwald type at 35'C. The shear stress on  the wall of the viscometer was 18 dyn/cm2. The effect of the velocity gradient, there‑

fore, may be neglected in this range of stress.6)  3 . Results amd Discussion 

3.1 The significance of viscosity measurement 

If the polymer chain unites with surfactant ions, its shape is expected to be chang‑

ed. The polymer is extended by Coulombic mutual repulusion of the ions united on  the chain. Accordingly, the information re 'arding the interaction between the polymer  and surfactant can be obtained from the intrinsic viscosity 

3 . 2 Interaction between polyethylene oxide and sodium lauryl sullfate 

The reduced viscosities of polyethylene oxide in' sodium lauryl sulufate solutions are  plotted against the polymer concentration in Figures I and 2. As is shown in Figure  1, PE0‑18N in water behaves as a nonionic polymer and the curves of the polymer  concentration C vs. the reduced viscosity  .‑p/C are linear. The ionic property of  polymers, however, appears in the range of 0.005‑0 .02 moles of sodium lauryl sulfate  concentrations, and the reduced viscosity increases when the concentratiorL of polymer  approaches to zero. It is considered that polyethylene oxide molecules are extended  by the mutual repulsion of sodium lauryl sulfate ions adsorbed on their chains. While, 

25 

24 

22 

20 

o   

18 

16 

O 0.1 0.2 0.3 

C (g/lOOml) 

O : water, e : 0.005mol/1  ) : 0.02mol/1 ( ) : 0.Imol/l  Flg. l. The reduced viscoslty of PE0‑18N m sodrum lauryl sulfate solutlon 

(3)

INTERACTION BETWEEN POLYETHYLENE OXIDE AND SURFACTANT 

41 

20 

16 

12 

O 0.1 0.2 0.3  C (g/lOOml) * 

O water O : O .005mol/1 q) : O .02mol/1 (B) : 0.Imol/l 

Flg. 2. The reduced vrscoslty of PE0‑lON in sodium lauryl sulfate solution 

the curves of C vs.  sp/C in O . I moles solution of sodium lauryl sulfate fall when the  polymer concentration approaches to zero. The fact is accounted for a desolvation  effect of the counter ion, that is Na ion. 

In the case of PE0‑10N shown in Figure 2, such a decrease of the reduced viscosity  is not noticed in any concentration of sodium lauryl sulfate because of its higher  solubility than PE0+18N. PE0‑3N gives almost the same curves as PE0‑10N 

3 . 3 Interaction between polyethylene oxide and sodiulm laurate 

The curves of C vs.  sp/C of PE0‑10N in the various concentrations of sodium  laurate solutions are shown in Figure 3. The electro viscous behavior of an ionic  polymer is also be recognized ; the increasing of the reduced viscosity in the lower  concentrations of the polymer is shown. On the other hand, the decreasin a of the  reduced viscosity which was not observed even in 0.1 moles solution of sodium lauryl  sulfate occures in O .05 moles solution of sodium laurate. The fact indicates that the  solubility of polyethylene oxide in sodium laurate is less than that in sodium lauryl  sulfate. The tendency of the reduced viscosities of PE0‑3N and PE0‑18N. is identical  with that of PE0‑10N in Figure 3. 

(4)

60

50

40

30

O

20

10

         0

      00.10.20.3

       C(9/100肌1)

       ○:water, ⑱:O.01mo1/11 ①:0,025mo1/1 ⑱:0.05Ino1/1

Fig.3.The reduced Yiscosity of PEO−10N in sodium1aurate so1ution.

    墨。4  丁血⑬量孤愈r量皿s孟c v亙sc⑬s批y ⑪f 聾⑪亙y⑬竜血y且㊧皿⑧ ⑪翌量唖⑧量皿 s⑪唖五砥㎜皿劉砥ry且 魯皿1f亀危健         s⑪且阻拭⑪皿

  The mtrms1c∀1scos1ty of po1yethy1ene ox1d.e 1s obtamed fro岨the extrapo1at1on of the cuwes of the red−uced−v1scos1ty to zero concentrat1on  The re1at1on between the 1ntr1ns1c v1scos1ty of po1yethy1ene ox1de aI↓d.the concentrat1on of sod1um1aury1su1fate 1s shown m F1gure4  Except for PEO−3N,the va1ues of the mtrms1c v1scos1ty haye a maxmum1n about O006mo1es so1ut1on of sod.1um1aury1su1fate wh1ch1s1ts cr1t1ca1 m1ceue concentrat1on  The1ntr1ns1c y1scos1ty of PEO−3N a1s0 1ncreased−rap1d1y m those concentrat1ons  It1s cons1dered that the mo1ecu1e of po1yethy1ene ox1de1s m,ost strong1y expand.ed−1n near the cr1t1ca1m1ce11e concentrat1on of sod−1u皿1aury1su1fate

    3.5 丁血⑧ i皿也赫蛆sic平豆sc⑪s肘y⑪f 皿⑪且y⑧t血y且e皿建⑪蒐五岨㊧量皿團⑬岨孟阻j皿且馳皿r劉乱⑬s⑰且肛減⑪班

  The re1at1on between the mtr1ns1c v1scos1ty of po1yethy1ene ox1d.e and.the concentra t1on of sod.1u皿1aurate1s shown m F1gure5. It1nd.1cates rough1y agreement w1th the d.ata g1Yen m sod1um1aury1su1fate so1ut1ons ment1onea above A peak of the1ntrms1c yiscosity apOears in the critica1mice11e conとentration of sodium1aurate. From a co1皿 par1son of F1gure4w1th F1gure5,1t1s seen that the血ax1mulm ya1ues of the mtrms1c y1scos1ty1n.sod1um1aurate are1arger than that1n sod1um1aury1su1fate In cnt1ca1 m1ce11e concentrat1on,sod.1um1aurate so1ut1on1s cons1dered.to be super1or to sod1um 1aury1su1fate w1th regard.to the so1ub111ty of the po1ym.er

(5)

INTERACTION BETWEEN POLYETHYLENE OXIDE AND SURFACTANT 

43 

35 

r¥  

l  

ll 

s  

4' 

‑2.5 ‑2.0 ‑1.5 ・ ‑1.0 ̲2.0 ‑1.5 ‑1.0 

2.5 

log C (mol/1) Iog C (mol/1) 

O : PEOL3N (  : PE0‑10N O. :  ) : pE0‑10N R : pE0‑18N 

PEO‑ 18N  O : PE0‑3N  Fig. 4. The relation between the intrinsic Fig. 5. The relation between the intrinsic 

viscosities of polyethylene oxide and sodium viscosities of polyethylene oxide and sodium 

lauryl sulfate concentrations. Iaurate concentrations 

These results are interpreted in terms of a polymer‑surfactant complex or micelle  formed by binding between the surfactant ions and the polymer. 

Sumulnary 

The interaction of surfactant with polyethylene oxide has been investigated by the  measurement of viscosity in the aqueous solution. 

The three samples of polymer examined in the present paper have the viscosity‑

average molecular wergahts of 4 6 ・・10 2 05   10 and 3.83 x 106, respectively. Sodium  lauryl sulfate and sodium laurate are used as surfactants 

The intrinsic viscosity of polyethylene oxide plotted against the concentration of  surfactant shows a maximum peak or a steep curve in near region of critical micelle  concentration of the surfactant. From these results obtained, the formation of a  polymer‑surfactant complex or micelle is surmised 

(6)

Acknowledgenuent 

The author wishes to express the deepest appreciation to Dr. Seishi Machida,  the professer of the Kyoto University of Industrial Arts and Textile Fibers, for his  kind advice in the preparation of the manuscript. Thanks are due to Miss T. Inoue  and Miss T. matsuoka for their assistance in the experimental work 

Ref erences 

l) I. Isemura and A. Imanishi., J. Polymer Sci., 33, 337 (1958) . 

2) C. Botri, F. DeMartiis and M. Solinas., J. Phys. Chem. 68, 3624 (1964)  3) M. Nakagakl and H. Nishibayashi., Bull. Chem. Soc. Japan, 31, 477 (1958)  4) M. N. Jones., J. Colloid and Interface Sci., 23, 36 (1967). 

5) F. E. Bailey, Jr. and R. W. Callard, J. Appleid Polymer Sci., l, 56 (1959)  6) M. Nakagaki and A. Shimazaki., Bull. Chem. Soc. Japan., 29, 60 (1956) 

Referensi

Dokumen terkait

interaction in school interaction, some conclusions are drawn as the following. a) There were four language styles used by male and female teachers in school

This present study was conducted to investigate the effect of adding hydrophobically modified end-capped (HM) polymers with various polyethylene oxide (PEO) chain lengths on

AN ANALYSIS OF THE LACK OF INTERACTION FACTORS BETWEEN ENGLISH TEACHERS’ AND STUDENT IN THE CLASSROOM SKRIPSI Submitted as a Partial Fulfillment for the Undergraduate Degree in

The interaction between gold price and FTSE KLCI price in Malaysia ABSTRACT This paper intends to study the interaction between FTSE KLCI price and gold price in Malaysia.. It is

Waterhouse1,5, Lei Hao1, Zihao Xiao1 & Jing Xu1 Herein, we reported the successful development of novel nanocomposite films based on linear low density polyethylene LLDPE with

1438, 2012, pages 60-70 Review on interaction between electromagnetic field and biological tissues Abstract The objective of this paper is to have a look on the interaction of

Degradation of epoxidized natural rubber compatibilized linear low density polyethylene/soya powder blends: The effect of natural weathering Abstract In the present study, linear

Key Engineering Materials, vol.594-595, 2014, pages 803-807 The effects of dynamic vulcanization in virgin polyethylene vPE/ recycled polyethylene rPE/ ethylene propylene diene