納米的空間限制對表面活性劑吸附和自聚的影響.pdf

1、表面活性劑是一類有著固定的親水親油基團，并在溶液的表面或界面上定向排列，從而使溶液的表面張力顯著下降的物質(zhì)。20世紀30年代，以石油化工原料衍生物為主的表面活性劑和洗滌劑開始逐漸形成一門工業(yè)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，世界合成表面活性劑總量約為11000kt，有著“工業(yè)味精”的稱號。因為表面活性劑具有潤濕、抗粘、乳化、破乳、起泡、消泡以及增溶、分散、洗滌、防腐、抗靜電等一系列物理化學作用，因此，它成為一類品種多樣化、用途廣泛的精細化工產(chǎn)品。如今

2、，表面活性劑被廣泛應(yīng)用于洗滌劑、皮革、造紙、塑料、選礦、食品化工、采油、建筑、化妝品、農(nóng)藥等領(lǐng)域，也是許多工業(yè)部門必需的化學助劑。目前合成的表面活性劑種類有6000多種，而它們在人們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用領(lǐng)域也隨著科技的不斷進步而不斷擴大，表面活性劑在其廣泛應(yīng)用中或多或少的起著決定性的作用。目前，表面活性劑的聚合反應(yīng)是生物產(chǎn)品和大部分功能材料配制的重要方法。所以，對表面活性劑分子自組裝行為和聚集形貌的研究已經(jīng)成為當前全球研究的熱點之一。

3、>　　 本文利用了晶格蒙特卡洛(Lattice Monte Carlo，LMC)模擬方法來研究表面活性劑分子在限制性空間以及固液界面上的聚集性質(zhì)，并針對聚集過程進行了討論。從介觀尺度上解釋了表面活性劑分子在界面上的聚集行為，為理論研究和實際應(yīng)用提供了重要依據(jù)。論文的主要工作內(nèi)容如下：
　　 1.利用LMC模擬方法研究了表面活性劑在限制性球形空間內(nèi)的聚集形貌和相的轉(zhuǎn)化過程，重點研究了表面活性劑的頭基和尾基之間、表面活性劑尾基和水

4、之間的相互作用對表面活性劑聚集產(chǎn)生的影響，并給出了表面活性劑隨著這些參數(shù)的變化而出現(xiàn)的聚集形貌，作了一定的解釋說明。模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著表面活性劑頭基-尾基相互作用變化，表面活性劑在限制性球形空間內(nèi)的聚集呈現(xiàn)三種不同構(gòu)型：不規(guī)則的Y型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、過渡結(jié)構(gòu)和規(guī)則的螺旋結(jié)構(gòu)；而在不同的表面活性劑尾基-水之間相互作用時，表面活性劑在限制性空間內(nèi)的聚集呈現(xiàn)兩種不同結(jié)構(gòu)：不規(guī)則的Y型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和規(guī)則的螺旋結(jié)構(gòu)。并且這些結(jié)構(gòu)的存在受到限制性球形半徑大小、

5、表面活性劑頭基-尾基和表面活性劑尾基-水之間相互作用的影響。
　　 2.利用LMC模擬方法研究了曲率影響下表面活性劑在親水固液界面上的聚集形貌過程，重點研究了表面活性劑在平板納米材料和圓柱形納米材料上的吸附行為。研究發(fā)現(xiàn)，H3T4表面活性劑在平板上的吸附形貌為蠕蟲狀結(jié)構(gòu)，而在圓柱形納米材料固體表面上的吸附呈現(xiàn)以下變化：當圓柱半徑R=5和13時，表面活性劑在其上的吸附形貌為規(guī)則直線鏈狀膠束，而當R=7，9，11時，表面活性劑在其上