溫度誘導(dǎo)的表面活性劑雙水相的相倒置研究.pdf

1、在實(shí)驗(yàn)室工作積累的基礎(chǔ)上，優(yōu)化制備路線，合成6個(gè)季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑，用元素分析、紅外光譜和核磁共振等技術(shù)表征，并用電導(dǎo)法、表面張力法和等溫滴定量熱等方法測(cè)定它們的臨界膠束濃度。較好的合成條件為:以丙酮為溶劑，控制反應(yīng)溫度在60℃左右，反應(yīng)時(shí)間為5～6 h。通過重結(jié)晶提純，真空干燥保存，防止表面活性劑吸水。
　　 分別以N-烷基-N,N-二（2-羥乙基）-N-甲基溴化銨(CnDHAB(n=12，14，16))、十二烷基硫酸鈉

2、(SDS)和氯化鈉溶液為頂點(diǎn)，繪制了40℃時(shí)的三角相圖，確定了各系統(tǒng)的陽(yáng)離子表面活性劑過量的雙水相(ATPS-C)相區(qū)，并觀察到了一定組成的雙水相系統(tǒng)中存在溫度誘導(dǎo)的相倒置現(xiàn)象。選擇三個(gè)特定組成的ATPS-C，比較系統(tǒng)地研究了相倒置現(xiàn)象發(fā)生前后共軛兩相的基本性質(zhì)、組分和微結(jié)構(gòu)等。密度、粘度和界面張力測(cè)定顯示，隨著溫度的升高，富含表面活性劑的相（富相）的密度比相應(yīng)貧相的降低得快，導(dǎo)致了雙水相相倒置現(xiàn)象的發(fā)生;在較低的溫度范圍內(nèi)，富相粘度的

3、降低速率顯著大于貧相;在ATPS-C相倒置溫度附近，共軛兩相的密度差、粘度差，以及界面張力達(dá)到極小值。組分分析的結(jié)果表明，隨著溫度的升高，兩相之間不斷發(fā)生離子遷移，其中無(wú)機(jī)離子從富相轉(zhuǎn)移到貧相的趨勢(shì)較明顯，表面活性劑離子則大部分仍然留在富相中;各離子對(duì)密度的貢獻(xiàn)發(fā)生變化，是共軛兩相密度隨溫度變化速率不同的內(nèi)在原因。粘度測(cè)試、動(dòng)態(tài)光散射和透射電鏡分析顯示，富相中表面活性劑網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和較大的表面活性劑聚集體隨著溫度的升高逐漸被破壞，形成了較小

4、的球狀膠束或者囊泡結(jié)構(gòu);在貧相中，倒置溫度前大部分表面活性劑聚集體為無(wú)規(guī)則膠束，溫度升高到倒置溫度之后可以觀察到囊泡的形成和囊泡聚集體。溫度升高導(dǎo)致富相中密實(shí)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)破壞，引起該相密度減小速率較快，以及較大的粘度減小速率。
　　 對(duì)于CnDHAB-SDS-NaCl系統(tǒng)的ATPS-C，在適當(dāng)?shù)臈l件下，固定系統(tǒng)中NaCl濃度、表面活性劑總濃度、陽(yáng)離子/陰離子表面活性劑物質(zhì)的量比等三個(gè)變量中的兩個(gè)，只改變另一個(gè)變量，相倒置溫度呈現(xiàn)出

5、規(guī)律性的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相倒置溫度隨著NaCl濃度增大而降低，隨著表面活性劑總濃度增大而升高，隨著陽(yáng)離子表面活性劑/陰離子表面活性劑物質(zhì)的量比增大而升高。陽(yáng)離子表面活性劑疏水碳鏈長(zhǎng)度和親水頭基數(shù)目對(duì)ATPS-C的相倒置溫度有顯著影響。相似條件下，相倒置溫度高低順序?yàn)镃14DHAB-SDS-NaCl＞C12DHAB-SDS-NaCl＞C16DHAB-SDS-NaCl，陽(yáng)離子表面活性劑的親水頭基中減少羥乙基會(huì)顯著降低雙水相系統(tǒng)的相倒置溫