鹽和表面活性劑共存條件下甲基纖維素溶液凝膠化行為研究.pdf

1、取代度為1.4～2.0的甲基纖維素水溶液具有典型的熱凝膠特性：在低溫條件下，甲基纖維素完全溶解于水中，形成均一透明的水溶液；當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí)，透明的溶液開(kāi)始出現(xiàn)乳白色，繼而乳白色加重，粘度突然增加，最后整個(gè)體系失去流動(dòng)性。如果體系冷卻，粘度又開(kāi)始下降，乳白色漸漸褪去，直至恢復(fù)為透明溶液。這種獨(dú)特的凝膠特性，使甲基纖維素作為一種交聯(lián)劑和增稠劑，在制藥、食品、化妝品、陶瓷加工和涂料等方面得到了極其廣泛的運(yùn)用。大量研究結(jié)果表明，鹽或表面

2、活性劑的存在會(huì)對(duì)甲基纖維素溶液的sol-gel轉(zhuǎn)變產(chǎn)生影響。然而，據(jù)我們所知，兩者同時(shí)存在對(duì)甲基纖維素的sol-gel轉(zhuǎn)變的影響迄今為止還無(wú)人研究。
　　 本文采用流變法，首先研究了NaCl和HTAB共存對(duì)MC水溶液的sol-gel轉(zhuǎn)變的影響，隨后又進(jìn)一步研究了不同的鹽對(duì)MC-DTAB復(fù)合體系的sol-gel轉(zhuǎn)變的影響，主要得到以下幾點(diǎn)結(jié)果：⑴當(dāng)溶液中NaCl和HTAB同時(shí)存在時(shí)，它們對(duì)MC水溶液的sol-gel轉(zhuǎn)變表現(xiàn)出與混合

3、鹽完全不同的效應(yīng)。如果HTAB濃度保持不變，MC水溶液的sol-gel轉(zhuǎn)變隨著NaCl濃度的增加向低溫方向移動(dòng)線性移動(dòng)，但是其值低于NaCl或HTAB獨(dú)立存在時(shí)的溫度的線性加和；另一方面，當(dāng)溶液中的NaCl濃度≥1wt％時(shí)，MC水溶液的sol-gel轉(zhuǎn)變溫度幾乎保持不變，并不隨HTAB的濃度的增加而發(fā)生變化。在上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，我們對(duì)HTAB單獨(dú)存在以及NaCl和HTAB共存對(duì)MC水溶液sol-gel轉(zhuǎn)變的影響機(jī)制進(jìn)行了分析。向MC

4、水溶液中滴加HTAB時(shí)，HTAB分子通過(guò)與MC鏈上的甲基基團(tuán)之間的疏水相互作用聚集在其周?chē)纬深?lèi)膠束的聚集體要比其在水中形成自由的HTAB膠束時(shí)自由能降低的更多，因此加入的HTAB分子首先會(huì)在甲基基團(tuán)周?chē)纬删奂w，將其包裹在疏水內(nèi)核中，從而導(dǎo)致MC水溶液的sol-gel轉(zhuǎn)變向高溫方向移動(dòng)。此時(shí)溶液中游離的HTAB分子的濃度小于其CMC，因此無(wú)法在溶液中形成自由的HTAB膠束。當(dāng)溶液中同時(shí)有NaCl存在時(shí)，其電離的Cl-離子屏蔽了HTA

5、B頭部帶電基團(tuán)之間的靜電排斥作用，因而使得HTAB分子形成球狀膠束比通過(guò)與MC鏈上的甲基基團(tuán)之間的疏水相互作用聚集在其周?chē)纬深?lèi)膠束的聚集體時(shí)自由能降低的更多。此時(shí)加入的HTAB分子首先在溶液中形成自由的HTAB球狀膠束，而不是通過(guò)與MC鏈上的甲基基團(tuán)之間的疏水相互作用聚集在其周?chē)纬深?lèi)膠束的聚集體。因此，MC水溶液的sol-gel轉(zhuǎn)變?cè)谝欢ǖ腘aCl存在時(shí)不隨著HTAB濃度的增加而發(fā)生變化。低濃度NaCl存在下MC的sol-gel轉(zhuǎn)變

6、隨HTAB濃度變化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了上述影響機(jī)制的正確性。⑵當(dāng)MC-DTAB的復(fù)合溶液中存在NaCl 或NaBr 時(shí)，MC的sol-gel 轉(zhuǎn)變溫度隨著DTAB 濃度的增加逐漸升高，但是NaBr 存在時(shí)溫度的上升幅度較小。然而當(dāng)溶液中存在著NaI 或NaSal 時(shí)，MC 溶液的sol-gel 轉(zhuǎn)變溫度保持不變，不隨著DTAB 濃度的增加發(fā)生變化。NaCl 或NaBr 對(duì)DTAB分子頭部帶電基團(tuán)之間的靜電排斥作用的屏蔽較弱，DTAB分

7、子在水相中形成自由的球狀膠束時(shí)的自由能要高于其在MC周?chē)纬删奂w的自由能。在這種情況下，新加入的DTAB分子仍傾向于繼續(xù)吸附在MC鏈周?chē)纬筛蟮木奂w，MC的sol-gel 轉(zhuǎn)變溫度因此升高。NaI 或NaSal的靜電屏蔽能力很強(qiáng)，導(dǎo)致DTAB分子在水相中形成自由的球狀膠束時(shí)的自由能要低于其在MC周?chē)纬删奂w的自由能。也就是說(shuō)，NaI和NaSal的存在會(huì)誘導(dǎo)DTAB分子在溶液中形成自由的球狀膠束，而不是吸附在MC 鏈上。此外，Na