咪唑類表面活性劑與疏水修飾聚丙烯酰胺的相互作用.pdf

1、咪唑類表面活性劑是以咪唑環(huán)陽離子作為親水頭基，烷基鏈作為疏水部分而形成的兩親分子，咪唑表面活性劑具有一些不同于其它陽離子表面活性劑的獨(dú)特聚集行為。由于咪唑表面活性劑具有很好的界面吸附能力、環(huán)境友好性和生物相容性，被廣泛應(yīng)用于洗滌、潤濕、醫(yī)藥、油氣開發(fā)等領(lǐng)域。近年來發(fā)現(xiàn)其在藥物增溶和緩蝕、污水處理、介孔及納米材料制備等方面也具有廣闊的應(yīng)用前景。咪唑Gemini表面活性劑是一類全新的表面活性劑，它融合了傳統(tǒng)Gemini表面活性劑和單碳鏈咪唑

2、表面活性劑的特性，從而具有更為突出的優(yōu)點(diǎn)。因而人們對咪唑Gemini表面活性劑的研究興趣愈來愈高。
　　疏水修飾水溶性聚合物是在傳統(tǒng)聚合物鏈上引入少量疏水基團(tuán)（摩爾分?jǐn)?shù)大約為2％～5％）構(gòu)成。由于疏水基團(tuán)的引入，疏水修飾聚合物兼?zhèn)鋫鹘y(tǒng)低分子表面活性劑的界面活性和高分子的體相性能，因而在增黏、微乳液制備、增溶、油田開發(fā)和污水處理等方面表現(xiàn)優(yōu)異，而廣泛應(yīng)用于相關(guān)領(lǐng)域。研究其與表面活性劑的相互作用對于此類兩親分子在化妝品和藥物及油氣開發(fā)

3、等領(lǐng)域的應(yīng)用具有極其重要的理論意義和實(shí)用價值。
　　在本文中，我們選擇了三種不同類型的咪唑表面活性劑和疏水性不同的聚丙烯酰胺類大分子作為研究對象，研究了它們在氣液界面和體相中的相互作用。研究內(nèi)容主要分為以下幾部分:
　　論文的第一部分概述了咪唑類表面活性劑和疏水修飾聚丙烯酰胺的的特性，簡單介紹了疏水修飾聚丙烯酰胺在石油開采等領(lǐng)域的應(yīng)用。概述了研究咪唑類表面活性劑和大分子的重要意義，并綜述了咪唑類表面活性劑與大分子相互作用的研

4、究進(jìn)展等。
　　論文的第二部分主要采用界面擴(kuò)張流變方法研究了較低頻率范圍內(nèi)(0.005～0.1Hz)咪唑表面活性劑([C14-4-C14im]Br2和[C14mim]Br)與疏水修飾聚丙烯酰胺(HMPAM)的相互作用，并對比了HMPAM與水解聚丙烯酰胺(HPAM)的異同之處。結(jié)果表明，單一咪唑表面活性劑、聚合物和咪唑表面活性劑/聚合物混合體系的擴(kuò)張模量均隨表面活性劑或聚合物濃度增加出現(xiàn)先增大后減小的趨勢，但混合體系的擴(kuò)張模量的最大

5、值高于單一表面活性劑體系，說明咪唑表面活性劑與聚合物在界面上發(fā)生了相互作用，從而增強(qiáng)了界面膜的擴(kuò)張粘性和擴(kuò)張彈性。另外，在較低聚合物濃度時，[C14-4-C14im]Br2/HMPAM混合體系的擴(kuò)張模量高于[C14mim]Br/HMPAM者。當(dāng)表面活性劑濃度較低時，[C14-4-C14im]Br2與HMPAM相互作用力強(qiáng)于[C14-4-C14im]Br2與HPAM者。
　　論文的第三部分采用Langmuir-Blodgett(LB

6、)膜天平測量了[C14-4-C14im]Br2、[C14mim]Br和[C14]2imBr在純水及HMPAM和HPAM水溶液亞相表面的π-A等溫線，將咪唑表面活性劑在以上亞相表面的單層膜轉(zhuǎn)移到固體基質(zhì)上，并通過原子力顯微鏡、接觸角和FT-IR對轉(zhuǎn)移的LB膜的形貌和性質(zhì)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，兩種聚合物均可進(jìn)入界面吸附層與咪唑表面活性劑發(fā)生相互作用，而相互作用的強(qiáng)弱與咪唑表面活性劑和聚合物分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。FT-IR測試結(jié)果表明，[C14-4-

7、C14im]Br2在石英表面的聚集體中分子排列的有序性不如[C14]2imBr的規(guī)則。
　　論文的第四部分通過交流阻抗譜圖、極化曲線和失重法等的測定研究了[C14-4-C14im]Br2和[C14mim]Br對0.1mol·L-1HCl溶液中A3碳鋼的緩蝕能力，并采用了量子化學(xué)計算的方法從理論上解釋兩種咪唑表面活性劑對A3碳鋼的緩蝕機(jī)理，同時，研究了加入HMPAM對咪唑表面活性劑緩蝕能力影響，這對油田開發(fā)中的防腐過程具有潛在的應(yīng)用

8、價值。我們的研究目的是為開發(fā)此類兩親分子的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)。結(jié)果表明:兩種咪唑表面活性劑在0.1mol·L-1HCl溶液中對A3碳鋼均具有很好的抗腐蝕性能，緩蝕效率均隨表面活性劑濃度的增大而增強(qiáng)。相同表面活性劑濃度時，[C14-4-C14im]Br2的緩蝕效率高于[C14mim]Br者。失重實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，兩種咪唑表面活性劑在A3碳鋼表面的吸附曲線均符合langmuir吸附等溫式，[C14-4-C14im]Br2在金屬表面的吸附以化