嵌段共聚物在油水界面上自組裝行為的研究.pdf

1、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(Pluronic)嵌段共聚物是一類應用廣泛的非離子型高分子表面活性劑，由于其典型的兩親性、良好的界面吸附性、無毒無害、良好的生物相容性以及對環(huán)境友好性等特點，被用作油田開發(fā)中的破乳劑、污水處理、洗滌劑、去污劑、新型材料合成、調控藥物傳輸及靶向識別、紡絲油劑、潤濕劑及分散劑等。嵌段共聚物的這些應用與它在油水界面上的自組裝行為密切相關,因而嵌段共聚物在界面處的自組裝行為以及它們的界面性質一直是人們感興趣的研究課

2、題。研究嵌段共聚物自組裝行為和其表現(xiàn)出的界面性質具有十分重要的理論指導意義和實際應用價值。
　　Pluronic嵌段共聚物分子因其獨特的親水親油性故能夠自發(fā)地有序排列在兩相界面處，在界面處形成穩(wěn)定的單分子表面活性劑膜結構，從而顯著降低界面張力，改變界面性質。利用界面擴張黏彈性可以從宏觀上獲得形成的單分子層吸附膜的結構信息，在一定程度上解釋其作用機理，但不能從分子水平上提供聚集體的微觀結構和動態(tài)性質，更不可能給出機理中的明確的差別。

3、因此，本論文利用界面膨脹流變的方法研究了不同結構Pluronic分子在油水界面的擴張粘彈性，并采用介觀模擬方法研究其在油/水界面上的自組裝行為，將實驗研究和分子模擬相結合，探討Pluronic嵌段共聚物濃度和分子結構、油水比例等因素對其自組裝結構和界面性質的影響。論文主要研究了以下幾方面的內容：
　　1、Pluronic型嵌段共聚物界面擴張粘彈性研究。
　　擴張頻率、嵌段共聚物的結構、濃度對體系的界面粘彈性都有著重要的影響。

4、本文研究了三種嵌段共聚物F127、F68和PE10500在油水界面的自組裝行為。研究結果表明：三種嵌段共聚物的擴張模量ε和擴張彈性模量 de均隨擴張頻率的增加而增大，F(xiàn)68體系的彈性模量最高，形成的界面膜強度最高；而三者的擴張粘性 dh均隨頻率增加而不斷降低。在所有頻率和研究濃度下，F(xiàn)127、F68和PE10500三種嵌段共聚物體系界面處單層膜的擴張彈性值均遠遠大于其擴張粘性值，這說明其在油水界面處的單層膜以彈性為主。嵌段共聚物的結構對

5、界面粘彈性也有影響：三種嵌段共聚物的PPO/PEO比值 F68　　2、不同分子結構的AB型嵌段共聚物在油水界面上自組裝行為的介觀模擬研究。
　　在油水體積比為0.5-2.0范圍內體系能形成穩(wěn)定的油水兩相界面，AB型嵌段共聚物分子鏈主要吸附在油水界面上且PEO排布更加直立；隨著AB型嵌段

6、共聚物濃度增加，界面上嵌段共聚物分子數(shù)目增加且分子鏈的均方根末端距

1/2值增大，排布有序性增強，界面厚度明顯增加。若油水比例增大，界面上AB型嵌段共聚物分子的界面張力基本不變，但嵌段共聚物分子鏈 PPO嵌段變直立，界面區(qū)域PPO嵌段和PEO嵌段的密度峰寬度明顯變寬，表明界面厚度增大。當嵌段共聚物疏水性嵌段數(shù)目一樣時，親水性嵌段含量越低者，界面張力越低，界面效率越高；當親水性嵌段數(shù)目一樣時，疏水性嵌段含量越高者，界面張力越低，界面

7、效率越高。
　　3、Pluronic三嵌段共聚物在油水界面上自組裝行為的介觀模擬研究。
　　Pluronic三嵌段共聚物的分子量、PPO/PEO比例以及油水比等因素對該類三嵌段共聚物的界面構型、界面張力和界面厚度等均具有一定的影響；PPO/PEO比值越大且分子量越高者，體系界面張力越低，界面厚度越大；當Pluronic三嵌段共聚物的PPO/PEO的比值接近時，分子量較小者界面張力越低，界面厚度越小，如F68分子中的PPO嵌段