水溶液中咪唑類表面活性離子液體和聚合物之間的相互作用.pdf

1、表面活性劑和高聚物混合水溶液在洗滌劑、食品、感光材料、涂料、化妝品、藥物、采礦和采油等諸多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。這類體系同時還可看作是生物過程的簡化模型，因此研究該類體系有助于明確生物過程中復(fù)雜的相互作用，有利于尋找到新穎的“軟”材料，得到在藥物緩釋、環(huán)境保護和人造器官等方面具有重要用途的凝膠。
　　 本論文的研究將近年來廣泛研究的表面活性離子液體與高分子體系結(jié)合起來。通過改變各種影響因素，研究復(fù)合體系在水中的聚集行為。結(jié)合微量熱

2、(ITC)、電導(dǎo)率、表面張力、濁度以及流變等方法，得到表面活性劑和高聚物體系的聚集性質(zhì)，復(fù)合物結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的一些熱力學(xué)函數(shù)。論文內(nèi)容主要包括以下三個部分：
　　 1.對1-十二烷基-3-甲基溴化咪唑(C12mimBr)和羧甲基纖維素鈉(NaCMC)水溶液體系復(fù)合物形成的研究。研究內(nèi)容包括兩個方面：無機鹽NaBr的加入對體系復(fù)合物形成的影響；聚電解質(zhì)濃度對體系復(fù)合物形成的影響。研究表明：
　　 ①在不同鹽的濃度下，具有相反電

3、荷的表面活性劑和聚電解質(zhì)復(fù)合物形成的機理不同。當(dāng)鹽的濃度小于某臨界值，體系中形成表面活性劑和聚電解質(zhì)的復(fù)合物。其中表面活性劑在高聚物鏈上的單體綁定為吸熱過程，之后膠束狀的表面活性劑/聚電解質(zhì)聚集體開始形成，體系濁度開始上升。繼續(xù)增加表面活性劑濃度，表面活性劑自由膠束開始形成，量熱曲線上出現(xiàn)突然下降的吸熱峰，并在表面張力曲線上出現(xiàn)平臺。之后濁度曲線上出現(xiàn)最大值意味著表面活性劑在聚電解質(zhì)鏈上吸附飽和。當(dāng)鹽的濃度大于某臨界值，由于表面活性劑和

4、聚電解質(zhì)之間的作用被鹽完全屏蔽，表面活性劑和聚電解質(zhì)聚集體不再形成，只能在溶液中形成表面活性劑自由膠束。
　　 ②在低的表面活性劑濃度下，單體表面活性劑通過靜電吸引吸附在聚電解質(zhì)鏈上為吸熱過程。在稍高的表面活性劑濃度下，表面活性劑單體通過疏水作用在聚電解質(zhì)鏈上形成膠束狀聚集體為放熱過程。流變測定證實在體系中可以形成以高聚物為連接的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。繼續(xù)增加表面活性劑的濃度，更多的復(fù)合物形成從而導(dǎo)致相分離。體系中高聚物濃度的增加，導(dǎo)致

5、C12mimBr在NaCMC鏈上的單體吸附明顯增強，而高聚物誘導(dǎo)的膠束狀聚集體的形成因此受到影響，CAC變大。
　　 2.對兩類離子液型表面活性劑1-烷基-3-甲基溴化咪唑(CnmimBr，n=8，10，12，14，16)和N-烷基-N-甲基溴化吡咯(CnMPB，n=12，14，16)，與三種高聚物之間的相互作用研究，高聚物包括PEO13-PPO30-PEO13(L64)、PEO79-PPO30-PEO79(F68)以及NaCM

6、C。研究內(nèi)容包括表面活性劑鏈長、頭基、高聚物類型和疏水鏈長對復(fù)合體系相互作用的影響。研究表明：
　　 加入CnmimBr或CnMPB(除了C8mimBr)到L64或者F68溶液中，復(fù)合物的形成由表面活性劑單體和PPO鏈節(jié)之間的疏水作用導(dǎo)致，因此表面活性劑和共聚物之間相互作用的強度隨著表面活性劑或者共聚物疏水鏈長的增強而增強，但是表面活性劑頭基不同對其影響很小。在NaCMC存在的體系中，CnmimBr或CnMPB(除了C8mimB

7、r)單體通過靜電和疏水作用強烈的綁定在NaCMC鏈上，其相互作用強度強烈依賴于表面活性劑烷基鏈長度。CnMPB與NaCMC之間的靜電綁定作用要強于CnmimBr-NaCMC體系。對于C8mimBr來說，除了能通過靜電作用在NaCMC鏈上單體吸附，膠束狀C8mimBr-聚合物聚集體不能形成，在溶液中只有自由膠束形成過程。
　　 3.外加鹽誘導(dǎo)長鏈咪唑類離子液體在水中形成蠕蟲狀膠束的膠束生成熱研究。以長鏈咪唑類離子液體C16mimB

8、r的對甲苯磺酸鈉(NaTos)水溶液或者水楊酸鈉(NaSal)水溶液為研究體系。研究表明：
　　 通過C16mimBr體系中表觀摩爾焓隨著NaTos或NaSal濃度的變化曲線得到膠束稀釋焓以及球狀到蠕蟲狀膠束的轉(zhuǎn)化焓。蠕蟲狀膠束的形成焓(△Hw)為球形膠束形成焓(△Hm)和球形到蠕蟲狀膠束的轉(zhuǎn)化焓(△Htra)之和。C16mimBr/NaTos體系中蠕蟲狀膠束的形成過程為放熱過程，△Hw為負(fù)值，該過程主要由表面活性劑烷基鏈之間的