碳氫-碳氟與碳氫-硅表面活性劑混合水溶液聚集體研究.pdf

1、表面活性劑在溶液中可以自發(fā)聚集形成多種多樣的聚集體，如球狀、棒狀、碟狀、蠕蟲狀膠束、囊泡和溶致液晶等。表面活性劑的諸多用途，如增溶、乳化、微反應(yīng)器等都與表面活性劑聚集體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)密切相關(guān)。表面活性劑混合體系中形成的聚集體一直是表面活性劑研究的熱點內(nèi)容，改變表面活性劑的組成或比例，就可以改變或調(diào)整聚集體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，表面活性劑混合體系在技術(shù)層面更有利用價值。 本文對不同鏈長碳氫/碳氟表面活性劑的復(fù)配體系和非離子碳氫表面活性劑/氨

2、基改性聚硅氧烷(硅表面活性劑)復(fù)配體系在水溶液中聚集體的形成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進行了系統(tǒng)研究。論文的具體內(nèi)容如下： 1.不同鏈長碳氫/碳氟表面活性劑的復(fù)配體系研究1.1體系之一：C12DMAO/C7F15CF=CHCOOH(T=25.0 ±0.1℃)100 mM十二烷基二甲基氧化胺(C12DMAO)膠束溶液中加入高Krafft點的碳氟表面活性劑C7F15CF=CHCOOH，構(gòu)筑了碳氫/碳氟表面活性劑的復(fù)配體系，對混合水溶液的相行為、有

3、序聚集體的形成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進行了詳細的研究。結(jié)果表明：混合液體系具有復(fù)雜的相行為，在碳氟表面活性劑濃度為50 mM時，形成粒徑呈多分散的單層囊泡相；低于該濃度，混合體系將經(jīng)歷由蠕蟲狀膠束到單層囊泡相的轉(zhuǎn)變。相行為、流變性質(zhì)、DLS、Cryo-TEM、1H、19F NMR及IR等手段的研究表明：碳氫表面活性劑C12DMAO與碳氟表面活性劑C7F1 5CF=CHCOOH形成陰/陽離子對C12DMAOH+-OOCCH=CFC7F15，該結(jié)構(gòu)是

4、理解混合體系聚集體形成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)鍵。 1.2體系之二： C14DMAO/C7F15CF=CHCOOH(T=25.0 ±0.1℃)100mM十四烷基二甲基氧化胺(C14DMAO)溶液加入少量碳氟表面活性劑C7F15CF=CHCOOH，溶液中聚集體的大小和分散度就發(fā)生了明顯的改變。在碳氟表面活性劑濃度為10mM時，混合液體系為兩種尺寸分布的膠束溶液：當(dāng)碳氟表面活性劑濃度為50mM時，溶液中觀察到了兩種尺寸分布的囊泡相。該結(jié)果表

5、明雖然碳氫表面活性劑C14DMAO與碳氟表面活性劑C7F15CF=CHCOOH形成陰陽離子對C14DMAOH+-OOCCH=CFC7F15，但由于碳氟鏈與碳氫鏈的較弱的相互作用，混合液中形成了兩種組成分布的聚集體：一種以碳氫表面活性劑為主，粒徑較??；一種以碳氟表面活性劑為主，粒徑較大。這種互疏現(xiàn)象隨疏水鏈長的增加、表面活性劑濃度的增加表現(xiàn)更為顯著。 1.3體系之三：C16DMAO/C7F15CF=CHCOOH體系 (T=60.0±0.1

6、℃)100 mM十六烷基二甲基氧化胺(C16DMAO)膠束溶液中(T=60.0±0.1℃)，加入10 mM碳氟表面活性劑C7F15CF=CHCOOH，相行為觀察表明混合液中形成了囊泡相。相對于短鏈的C12DMAO和C14DMAO而言，加入較少量的C7F15CF=CHCOOH就可誘導(dǎo)C16DMAO膠束向囊泡相的轉(zhuǎn)變，這說明：隨著碳氫表面活性劑同系物碳鏈長度的增加，分子堆積參數(shù)(P=V/al)增大，碳氫/碳氟表面活性劑混合體系更傾向于形成囊

7、泡相。 2非離子碳氫表面活性劑/氨基改性聚硅氧烷體系(T=25.0±0.1℃)10wt％聚氧乙烯-5異十三醇醚(iso-C13E5)多層囊泡相溶液或10wt％Iso-C13Es/C4E2(聚氧乙烯-2正丁醇醚)(1:1，重量百分比)碟狀膠束相溶液，加入不同量的(0-20wt％)氨基改性聚硅氧烷(即“氨基硅油”)。相行為研究表明：在一定濃度區(qū)域內(nèi)形成了無色透明氨基硅油微乳液。所形成微乳液的內(nèi)相為非離子表面活性劑和氨基改性聚硅氧烷形