表面活性劑-聚合物超分子體系微觀結(jié)構(gòu)和相互作用研究.pdf

1、表面活性劑/聚合物復(fù)配體系在生物、化學(xué)、醫(yī)藥、采礦和石油工程以及日常生活中有著廣泛應(yīng)用，因此研究兩者之間的相互作用，對更好地指導(dǎo)實際應(yīng)用非常有意義。但是通常的理論研究多集中在中性聚合物與離子型表面活性劑體系以及帶有相反電荷的聚合物/表面活性劑體系。在實際應(yīng)用中，同種電性的聚合物/表面活性劑體系普遍存在，而理論研究教少。本論文利用光散射、分子模擬、動態(tài)表面張力等方法研究了幾種同種電性的聚合物/表面活性劑體系在體相及氣/液界面的相互作用。

2、 本論文主要分為兩部分。第一部分分別研究了表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)超低濃度水溶液的性質(zhì)和部分水解陰離子型聚丙烯酰胺(HPAM)稀水溶液中聚合物分子鏈的構(gòu)象；第二部分利用多種手段研究探索了部分水解陰離子型聚丙烯酰胺(HPAM)分別與十二烷基聚氧乙烯硫酸鈉(AES)、a-烯烴磺酸鈉(AOS)之間的相互作用，獲得了一些創(chuàng)新性的結(jié)果，有助于我們更深入地了解表面活性劑與聚合物之間的相互作用，對兩者共存體系的進一步研究和應(yīng)用具有重

3、要的指導(dǎo)意義。另外初步研究了羧甲基纖維素鈉(CMC)與十二烷基硫酸鈉(SDS)的相互作用。 在第一部分，本論文采用普通熒光光度計，利用其光路特點，采用發(fā)光數(shù)據(jù)模型，固定發(fā)射波長，掃描樣品的激發(fā)光譜得到光散射數(shù)掘。利用此方法研究了SDS超低濃度水溶液的光散射數(shù)掘，發(fā)現(xiàn)在其臨界聚集濃度之前光散射強度的異常增高，結(jié)合其他試驗數(shù)據(jù)，我們認為在表面活性劑分子形成膠束之前，由于表面活性劑分子特殊的結(jié)構(gòu)特點，分子締合形成大的不穩(wěn)定的聚集體，

4、當(dāng)表面活性劑的濃度增加到一定程度，大的聚集體分離形成膠束。 采用冷凍蝕刻透射顯微鏡技術(shù)和原子力顯微鏡技術(shù)，結(jié)合分子模擬手段研究了pH值對HPAM在水溶液中分子構(gòu)象的影響。HPAM分子結(jié)構(gòu)對pH值比較敏感，在不同pH值下，HPAM分子鏈上的電荷密度不同導(dǎo)致分子鏈的構(gòu)象發(fā)生變化。實驗結(jié)果表明：HPAM的分子鏈在pH值5.3-5.7的范圍內(nèi)最為團聚，超過此范圍，由于聚合物鏈上電荷密度的增加導(dǎo)致HPAM分子伸展。 第二部分實

5、驗結(jié)果表明，對于部分水解陰離子型聚丙烯酰胺(HPAM)與十二烷基聚氧乙烯硫酸鈉(AES)體系，不同于“結(jié)合理論”，與聚合物誘導(dǎo)膠束化機制也有所區(qū)別，在臨界膠束濃度(cmc)之前，AES分子因氫鍵作用在HPAM分子鏈附近聚集，當(dāng)AES濃度超過cmc，由于靜電斥力，表面活性劑離開聚合物分子長鏈，聚集形成膠束，只有少量仍在聚合物鏈附近以氫鍵形式存在：對于部分水解陰離子型聚丙烯酰胺(HPAM)與α一烯烴磺酸鈉(AOS)體系，當(dāng)AOS的濃度不大的

6、時候，兩者之間的庫侖斥力與隨機的離子．偶極作用相比，后者占主導(dǎo)，表面活性劑分子在聚合物長鏈附近聚集。繼續(xù)增加AOS的濃度，AOS在聚合物長鏈附近形成預(yù)膠束。隨著AOS在與聚合物長鏈附近聚集量的增加，庫侖排斥力增強，兩者開始脫離，AOS自聚集成膠團。對于羧甲基纖維素鈉(CMC)與十二烷基硫酸鈉(SDS)體系，通過表面張力、粘度等手段，從兩者混合溶液所表現(xiàn)出來的性質(zhì)變化，初步斷定CMC與SDS 之間有弱的相互作用，SDS分子在CMC鏈

7、周圍膠束化，關(guān)于此認識尚缺少直觀的佐證，需要做進一步的分析研究。 本論文的創(chuàng)新之處： 1．利用普通熒光分光光度計得到了表面活性劑稀水溶液的光散射性質(zhì)，較傳統(tǒng)的光散射手段更簡便，對進一步了解表面活性劑在水溶液中的性質(zhì)和行為大有幫助。 2．理論方法與實驗手段相結(jié)合，采用冷凍蝕刻技術(shù)和分子模擬手段研究HPAM分子構(gòu)象的轉(zhuǎn)變，使我們更深入地了解聚合物構(gòu)象變化與性能之間的關(guān)系。 3．將研究重點集中在帶有同種