烷氧甲基膽堿類(lèi)表面活性劑的合成及性質(zhì)研究.pdf

1、本文通過(guò)不同的合成方法合成了兩種類(lèi)型的膽堿類(lèi)季銨鹽型表面活性劑——十六烷基-(2-羥乙基)-二甲基銨鹽RX和十四(烷)烷氧甲基-（2-羥乙基）-二甲基銨鹽CnOX(X=Cl，BF4，NO3;n=12，14，16)，利用電導(dǎo)率法，滴體積法，穩(wěn)態(tài)熒光法，TG&DSC，烏氏粘度計(jì)測(cè)粘度法等手段，研究了疏水鏈結(jié)構(gòu)、不同反離子、疏水鏈長(zhǎng)三個(gè)方面對(duì)膽堿類(lèi)季銨鹽型表面活性劑性質(zhì)影響。
　　碳鏈長(zhǎng)度相等，反離子相同，疏水鏈結(jié)構(gòu)不同的十六烷基-（2

2、-羥乙基）-二甲基氯化銨(RCl)和十四烷氧甲基-（2-羥乙基）-二甲基氯化銨(C14OCl)，由于C14OCl疏水鏈引入了極性基團(tuán)-O-，使C14OCl的CMC比RCl的大，降低表面張力的能力較強(qiáng)，但降低表面張力的效率較低。不穩(wěn)定極性基團(tuán)的加入，使C14OCl的熱穩(wěn)定性較差，熔點(diǎn)較低，膠束聚集數(shù)比RCl的小。
　　反離子能調(diào)節(jié)促進(jìn)表面活性劑聚集的兩種力之間的平衡——陽(yáng)離子之間的排斥力和烷基鏈間吸引力，不同的反離子對(duì)表面活性劑的性

3、質(zhì)影響不同。本文研究了三種反離子—Cl，BF4，NO3—對(duì)RX和C14OX(X=Cl，BF4，NO3)性質(zhì)的影響。反離子水力半徑越大(Cl-＜NO3-＜BF4-)，表面活性劑RX和C14OX的CMC值越小，表面活性劑越容易形成膠束，越能有效地降低表面張力。除了反離子的水力半徑影響表面活性劑的性質(zhì)外，反離子的結(jié)構(gòu)和極性也對(duì)表面活性劑的性質(zhì)有影響。NO3-的結(jié)構(gòu)和極性使C14ONO3的膠束聚集數(shù)比C14OCl和C14OBF4的都大，而RX的

4、膠束聚集數(shù)大小順序則是RCl＞RNO3＞RBF4。其次，反離子水力半徑越大，體積越大，反離子越不容易結(jié)合在膠團(tuán)表面，表面活性劑的離子化度a就越大，表面活性劑的聚集和吸附標(biāo)準(zhǔn)自由能越負(fù)（越?。?，而RX和C14OX的膠束聚集和吸附標(biāo)準(zhǔn)自由能都為負(fù)值，說(shuō)明RX和C14OX形成膠束和在界面吸附這兩個(gè)過(guò)程都為自發(fā)的過(guò)程，且膠束聚集標(biāo)準(zhǔn)自由能⊿G0mic的數(shù)值都比表面活性劑在界面吸附的數(shù)值大，說(shuō)明RX和C14OX的吸附作用相對(duì)于膠束化作用更易發(fā)生。

5、另外，通過(guò)偏振光實(shí)驗(yàn)，我們得到了所合成的表面活性劑高濃度下的液晶形態(tài)。RX和C14OX可以形成多種液晶花紋—十字花紋、扇狀花紋、油狀花紋和花崗巖花紋等，其中ACl(A=R，C14O)的液晶紋理種類(lèi)最多。而SAXS實(shí)驗(yàn)的結(jié)果驗(yàn)證了POM實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。
　　本文研究的膽堿類(lèi)陽(yáng)離子表面活性劑是碳鏈長(zhǎng)度較長(zhǎng)的CnOBF4(n=12，14，16)。隨著碳鏈的增長(zhǎng)，CnOBF4的CMC逐漸減小，更能形成膠束，更能有效地降低表面張力，離子化度a逐

6、漸減小，⊿G0mic更負(fù)。同時(shí)，溫度越高，CnOBF4不易形成膠束，CMC越大，a越大，⊿G0mmic更負(fù)，但碳鏈的長(zhǎng)度對(duì)CnOBF4的熱穩(wěn)定性影響較小。碳鏈長(zhǎng)度的增長(zhǎng)，使CnOBF4形成膠束的驅(qū)動(dòng)力有所改變，C12OBF4和C14OBF4的T⊿S0mic的值比其⊿H0mic的值大，是熵驅(qū)動(dòng)的膠束聚集過(guò)程，而C16OBF4的⊿S0mic的值比其⊿H0mic的值小，形成膠束的過(guò)程是焓驅(qū)動(dòng)的過(guò)程。另外，在較高濃度CnOBF4水溶液時(shí)，C12

7、OBF4和C14OBF4出現(xiàn)粘稠流動(dòng)性差的現(xiàn)象，但C16OBF4則在水溶液析出。通過(guò)Krafft點(diǎn)的測(cè)定得到了C16OBF4的溶解度隨溫度的變化，即30℃是C16OBF4的Krafft點(diǎn)，在此溫度以上C16OBF4才能充分發(fā)揮其表面活性。通過(guò)粘度的測(cè)量，得出C12OBF4和C14OBF4的比濃粘度隨質(zhì)量濃度的曲線(xiàn)圖，推測(cè)不同的質(zhì)量濃度下C12OBF4和C14OBF4會(huì)形成不同形態(tài)的聚集體。TEM和Cryo-TEM證明了C12OBF4和C