表面活性劑溶液聚集轉(zhuǎn)變過程中的熱力學研究.pdf

1、表面活性劑在日常生活與生產(chǎn)中普遍存在，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、石油、日用洗化等領(lǐng)域。因此人們對于兩親性表面活性劑分子的可控自組裝的關(guān)注日趨密切。本論文擬應(yīng)用陰、陽離子型表面活性劑分別與不同添加劑形成穩(wěn)定的混合體系，利用分子間的相互作用設(shè)計構(gòu)筑可溫度調(diào)控的膠束體系。主要通過電導、流變以及量熱等測量技術(shù)，測定膠束溶液中分子聚集狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，并得到相關(guān)的動力學和熱力學參數(shù)。結(jié)合核磁、電鏡、小角X散射等技術(shù)，系統(tǒng)考察溫度調(diào)控下表面活性劑分子在水溶液中聚集

2、狀態(tài)的轉(zhuǎn)變機制和規(guī)律，從分子水平揭示轉(zhuǎn)變過程中分子間的相互作用機理。這對加深表面活性劑分子自組裝領(lǐng)域中有關(guān)規(guī)律的理解具有非常重要的意義。
　　本論文作為國家自然科學基金資助項目(No.21473084和No.21073081)的部分工作，具體工作如下：
　?。ㄒ唬﹩捂溂句@鹽陽離子表面活性劑純?nèi)芤后w系中膠束轉(zhuǎn)變過程的熱力學研究
　　探討了季銨鹽陽離子表面活性劑(CnTAB、CnHTAB, n=12,14,16)的純?nèi)芤后w

3、系中的聚集狀態(tài)轉(zhuǎn)變。采用電導法測定了以上兩系列表面活性劑在不同溫度下的第一和第二臨界膠束濃度(CMC1, CMC2)，并應(yīng)用等溫滴定微量熱法測量了聚集體轉(zhuǎn)變過程中的熱量變化，得到了一系列的熱力學參數(shù)。最后利用核磁共振譜圖法得到的質(zhì)子H的化學位移，對不同濃度的水溶液中表面活性劑的頭基所處的微環(huán)境與頭基之間相互作用進行了分析。
　?。ǘ╆庪x子表面活性劑與離子液體形成的雙水相體系的熱力學研究
　　探討了陰離子表面活性劑（十二烷基

4、苯磺酸鈉，SDBS）和咪唑離子液體1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([B4mim]BF4)形成的水溶液兩相體系：上相是富表面活性劑相，下相為富離子液體相。利用目測法，繪制了1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([Bmim]BF4)、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)和水組成的三元體系在298.15 K下的三元相圖。在雙水相區(qū)域周圍選取幾個不同組成的樣品，利用等溫滴定微量熱法(ITC)測定了樣品滴定過程中體系熱量的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著樣品中水含量的

5、增加，量熱曲線會表現(xiàn)出一個不太明顯的吸熱和放熱過程，且與三元相圖中雙水相的形成和消失的位置完全吻合，這說明對于雙水相體系的研究，ITC是一種可行且有效的方法。
　?。ㄈ╇p鏈季銨鹽陽離子表面活性劑與非離子型表面活性劑形成的膠束體系的相行為和溫度響應(yīng)特性的研究
　　對陽離子型雙子表面活性劑2-羥亞丙基-1,3-雙（二甲基十四烷基氯化銨）(14-3(OH)-14(2Cl))，非離子型表面活性劑聚氧乙烯月桂醚(C12H25(OCH

6、2CH2)10OH, Brij-30)和水組成的三元體系的相行為進行了研究，并繪制出精確的相圖。在相圖確定的幾個不同的相位區(qū)域中，我們對具有溫度響應(yīng)性的黏彈性蠕蟲狀膠束溶液區(qū)域進行了研究。研究的重點是隨著溫度和Brij-30含量的增加溶液黏彈性的變化。我們利用流變學分析對不同溶液中的結(jié)構(gòu)變化以及影響膠束生長的各種因素進行了調(diào)查。并通過多種技術(shù)來研究系統(tǒng)中發(fā)生的相變過程，這些技術(shù)包括低溫透射電鏡，小角X射線散射和差示掃描量熱。在所得到的結(jié)