分子模擬研究氟表面活性劑氣-液界面結(jié)構(gòu).pdf

1、氟表面活性劑廣泛用做含氟烯烴乳液聚合乳化劑、滅火劑的添加劑、油墨潤(rùn)濕添加劑等領(lǐng)域，這是由于其高熱穩(wěn)定性、高化學(xué)穩(wěn)定性及碳氟鏈段既憎水又憎油性能。這些應(yīng)用與氟表面活性劑在氣/液界面的吸附結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，揭示氟表面活性劑在氣液界面處的結(jié)構(gòu)及其與表面活性劑單體結(jié)構(gòu)之間的構(gòu)效關(guān)系具有重要的意義，可以為表面活性劑的設(shè)計(jì)及合成提供理論指導(dǎo)及依據(jù)。
　　近年發(fā)展起來(lái)的計(jì)算機(jī)分子模擬能夠從分子層面獲得表面活性劑在氣/液界面處的相關(guān)結(jié)構(gòu)信息，對(duì)傳統(tǒng)實(shí)

2、驗(yàn)手段做出補(bǔ)充。針對(duì)目前氟表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)與其氣/液界面結(jié)構(gòu)及使用性能的之間的構(gòu)效關(guān)系并不清楚，本論文采用分子動(dòng)力學(xué)模擬（Molecular dynamics simulation，MD）探討了親水/疏水段結(jié)構(gòu)對(duì)聚氧乙烯型非離子氟表面活性劑氣/液界面結(jié)構(gòu)的影響、解釋了中間連接鏈段結(jié)構(gòu)對(duì)磺酸型陰離子氟表面活性劑氣/液界面結(jié)構(gòu)的影響、揭示了不同親水頭基及反離子對(duì)氟表面活性劑氣/液界面結(jié)構(gòu)的影響。論文主要獲得以下結(jié)論：
　　（1）對(duì)

3、于聚氧乙烯型非離子氟表面活性劑，疏水段相同時(shí)，隨親水鏈段長(zhǎng)度增加，界面的水分子層厚度增加，疏水段在氣液界面處有序性下降。親水段相同時(shí)，疏水段較短的體系會(huì)溶解與水相中，疏水段的排列有序性隨疏水段長(zhǎng)度增加而增加。
　?。?）全碳氟表面活性劑降低水表面張力能力強(qiáng)于全碳?xì)浔砻婊钚詣?，全碳氟表面活性劑疏水段在?液界面有序的排列，而全碳?xì)浔砻婊钚詣﹥A向于形成無(wú)序結(jié)構(gòu)。C-F鏈與水分子間的范德華作用是氟表面活性劑在其在氣/液界面排列有序性的決

4、定因素。全氟表面活性劑碳氟鏈被1到2個(gè)CH2基團(tuán)替換時(shí)，氟表面活性劑在氣/液界面排列的有序性變化不大，當(dāng)替換3到7個(gè)CF2基團(tuán)時(shí)，其在氣/液界面處的排列逐漸趨于無(wú)序，最終與全碳?xì)浔砻婊钚詣┡帕蟹绞较嘟?br>　　（3）向磺酸型氟表面活性劑分子結(jié)構(gòu)中引入具有親水性連接鏈段可以促進(jìn)磺酸頭基的親水性，使其更好溶于水中。其中，引入含有硫醚鍵（硫元素）及全碳?xì)溥B接鏈段對(duì)磺酸基的親水性無(wú)明顯的改善作用，而向其中引入含羰基氧及含亞氨基片段的鏈段能夠

5、有效的增強(qiáng)磺酸基親水性。
　?。?）對(duì)于離子型表面活性劑，相同類(lèi)型的離子親水頭基對(duì)其親水性有較大影響，對(duì)疏水的氟段排列影響較小。全氟辛烷磺酸中的反離子則影響其親水基周?chē)畬拥慕Y(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響其在水相中的溶解性，而反離子對(duì)氟段在氣/液界面的排列影響甚微。
　?。?）親水頭基的離子類(lèi)型對(duì)氟表面活性劑的溶解性及疏水段在氣/液界面的排列均有影響。陽(yáng)離子表面活性劑溶解性最好，疏水段排列緊密但無(wú)序；陰離子表面活性劑溶解性次之，排列緊密而且