C12-2-En-C12•2Br与SDS混合水溶液的胶团化研究

与[C12H25N＋(CH3)2CH2]2•2Br－(简记为C12-2-C12•2Br)/ C12H25SO4Na(SDS)混合水溶液相比,随着联接链上乙氧基团(E)数目增加,[C12H25N＋(CH3)2]2C2H4(OC2H4)n•2Br－(简记为C12-2-En-C12•2Br, n=2,3)与SDS混合水溶液澄清区域明显增大. C12-2-E3-C12•2Br/SDS混合胶团化过程中二组分产生了协同效应,理论预测在澄清区域所能达到的最小临界胶团总浓度(cmcT,min)= 0.0339 mmol•L－1,对应的SDS在溶液体相中的摩尔分数(x2*)=0.447.当水溶液体相中SDS摩尔分数(x2)=0.5时,混合胶团总聚集数(NT)=36,混合胶团中SDS的摩尔分数(x2M)=0.43.     

连接基团链长度对季铵盐二聚表面活性剂C12-s-C12·2Br在水溶液中胶团化行为的影响

用电导法、稳态荧光法和粘度法研究了二聚表面活性剂C12-s-C12*2Br分子中的连接基团链长度(s=2, 3, 4, 6)对其在水溶液中聚集行为的影响. 实验发现, C12-s-C12*2Br的胶团生成能力远比其单体C12TABr强得多, 前者cmc值较后者降低一个数量级. 胶团聚集数N随表面活性剂浓度c的增大而增大, 其中当s=2时的N值在c=7.7 mmol/L后开始急剧增大. 计算结果表明, 此时胶团形状发生了明显变化, 形成了椭球形的胶团. 粘度测定结果也证实了这一点.     

C12-s-C12·2Br与低碳醇混合水溶液胶团化行为的温度效应和焓/熵补偿

季铵盐Gemini表面活性剂C12-s-C12·2Br(s=2,3,4,6)与丙醇、丁醇、戊醇、己醇混合水溶液的In(cmc)随温度升高而逐渐增大.计算所得热力学数据表明,C12-s-C12·2Br与醇混合胶团化过程服从熵驱动机理,也出现了焓/熵补偿现象.随着温度上升,熵驱动力增大,在指定温度时,醇分子烷烃链上碳原子数n增大使△Gm0值减小,胶团结构更加稳定;而增加s使值增大,胶团稳定性下降.     

季铵盐二聚表面活性剂C12-S2-C12·2Br复配体系在氯仿中形成反胶团的增溶水状态

采用近红外光谱技术,研究了季铵盐Gemini表面活性剂C12-S2-C12.2Br/氯仿体系中反胶团的增溶水状态,使用Peakfit解峰技术,将水的近红外光谱分为3个亚带,分别对应分散于溶剂中的水、反胶团中的类似本体水和结合水。将以上3种状态的水换算成每个表面活性剂分子对应的各种状态水分子数,即分散在溶剂中的水ns、类似本体水nf和结合水nb。向C12-S2-C12.2Br/氯仿体系中加入不同头基的离子型表面活性剂十二烷基三甲(乙)基溴化铵(DTAB、DTEB),发现随着添加剂摩尔分数αA的增大,ns和nb增大,nf减小。加入非离子表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚(OP-10),随着αA的增大ns减小,nb增大,nf略有增大趋势。可见加入表面活性剂头基的大小、所带电荷以及亲水性等均会对反胶团的增溶水能力和状态产生影响。     

两种联接链的季铵盐Gemini表面活性剂水溶液流变行为

季铵盐Gemini表面活性剂C12-s-C12•2Br(s=2)水溶液在25 ℃,3～9 mmol•kg－1和10～40 mmol•kg－1两个浓度范围区受剪切速率γ影响不同,前者在γ=0～1875 s－1内均为牛顿型,后者在各自临界剪切速率γ*之后由牛顿型转变为膨胀型,且零剪切粘度η0随浓度c急剧增大,这是由于溶液中的线状胶团相互缠绕所致.当在联接链中增加乙氧基（C12-s-En-C12•2Br, s=2, n=1、2、3）,由于单元分子几何形状发生明显变化,只生成球状胶团,使其在c=3～120 mmol•kg－1和γ=0～1 875 s－1范围内始终表现为牛顿型,η0仅随c和γ略为增大.降低温度有利于剪切力诱导流型转变,但若在一段温度范围内溶液始终保持牛顿型,温度对η0影响很小.     

庚烷中C12-EOx-C12•2Br反胶团的形成

在助表面活性剂正己醇存在下, 季铵盐Gemini表面活性剂C12-EOx-C12•2Br(x=1, 2, 3)在正庚烷中形成了反胶团. 以碘光谱法测定了临界反胶团浓度(cmch), 该值小于它们在水中形成正胶团时的临界浓度(cmcaq), 但两者随x的变化规律一致, 均呈单调增长. 反胶团饱和增溶水量随x增加或温度升高而增大.     

C12-s-C12•2Br和C12En混合水溶液的胶团化行为

季铵盐二聚表面活性剂C12 s C12•2Br（s=2、3、4、6）和非离子表面活性剂C12E10或C12E23在水溶液中生成混合胶团.其临界胶团总浓度cmcT值介于二元复配体系中各组分的临界胶团浓度和之间.当添加少量非离子型表面活性剂（在水溶液中的摩尔分数α2=0.1）时,混合胶团中C12E10或C12E23的摩尔分数均已超过0.35;随着溶液中非离子型表面活性剂含量的增大,混合胶团中逐渐以C12E10或C12E23成分为主.     

Gemini表面活性剂C12-2-C12·2Br在气-液界面吸附动力学

用最大泡压法考察Gemini表面活性剂C12-2-C12·2Br在气-液界面吸附动力学。研究表明,随着表面活性剂浓度的增加,表面活性剂分子的扩散速率加快,其扩散系数D随之增大。与对应的单体表面活性剂DTAB比较,由于2种表面活性剂的结构差别引起C12-2-C12·2Br的疏水性比DTAB的强,导致前者的吸附扩散系数D比后者的大将近100倍。表面活性剂在气液界面吸附后期,属于扩散-动力学控制模型,有吸附能垒Ea存在,C12-2-C12·2Br与DTAB的吸附能垒分别为17．29和9、13kJ／mol。由于C12-2-C12·2Br在气液界面上的表面压和表面覆盖率以及分子的头基面积都大于DTAB,引起了前者在气液界面上的吸附能垒增大。     

季铵盐Gemini表面活性剂C12-6-C12·2Br对SDS胶团化的影响

十二烷基硫酸钠;混合胶团化;季铵盐Gemini表面活性剂C12-6-C12·2Br对SDS胶团化的影响     

C12-s-C12•2Br和己醇混合水溶液的胶团化行为

己醇的加入使C12-s-C12•2Br（s=3,4,6）的临界胶团浓度cmc降低,s越大其影响也越显著.己醇参与组成了混合胶团,当添加的己醇量相同时,它在混合胶团中的摩尔分数几乎一样.混合胶团表面反离子解离度随己醇浓度增大而增大.     

荧光探针法测定Gemini表面活性剂C12-2-En-C12·2Br的临界预胶团浓度

以芘丁酸(PBA)为荧光探针测定了30℃时季铵盐Gemini表面活性剂C12-2 -En-C12·2Br水溶液的临界预胶团浓度(cpc)分别为0.029 5(n =1)、0.037 3(n =2)和0.050 1(n=3)mmol/L.结果表明,与通常方法(例如电导等)相比,荧光探针方法能更灵敏地反映二聚表面活性剂的预...     

最大泡压法研究C12-2-Ex-C12•2Br在气/液表面的吸附动力学

用最大泡压法考察季铵盐Gemini表面活性剂C₁₂-2-E_x-C₁₂?2Br (x＝1, 2, 3)在气/液表面吸附动力学行为, 研究表明增加表面活性剂体相浓度和温度将加快分子扩散速度, 因此提高了表面吸附的动力学效果. 增加联接链长度x减小了分子预聚集倾向, 溶液中的单分子浓度增加, 有利于初始扩散, 使γ_t降低. 接近饱和吸附时, 由于x较大的单元分子在表面层占据的截面积也较大, 降低了表面层甲基端基的覆盖度, 相对升高了介平衡表面张力. 与对应的同头基同碳原子数的十二烷基三甲基溴化铵(C₁₂TABr)比较, C₁₂-2-E₁-C₁₂?2Br分子更倾向于吸附在表面层上.     

C12-s-C12·2Br和C12En混合水溶液的胶团化行为

季铵盐二聚表面活性剂C12-s-C12@2Br(s=2、3、4、6)和非离子表面活性剂C12E10或C12E23在水溶液中生成混合胶团.其临界胶团总浓度cmcT值介于二元复配体系中各组分的临界胶团浓度和之间.当添加少量非离子型表面活性剂(在水溶液中的摩尔分数α2=0.1)时,混合胶团中C12E10或C12E23的摩尔分数均已超过0.35;随着溶液中非离子型表面活性剂含量的增大,混合胶团中逐渐以C12E10或C12E23成分为主.     

C12-s-C12·2Br和己醇混合水溶液的胶团化行为

己醇的加入使C12-s-C12·2Br(s=3,4,6)的临界胶团浓度cmc降低,s越大其影响也越显著.己醇参与组成了混合胶团,当添加的己醇量相同时,它在混合胶团中的摩尔分数几乎一样.混合胶团表面反离子解离度随己醇浓度增大而增大.     

C12-s-C12•2Br在正庚烷中反胶团形成及增溶水特性

在助表面活性剂正己醇存在下, 季铵盐Gemini表面活性剂C12-s-C12•2Br(s=2、3、4、5、6、8、12)在正庚烷中形成了反胶团. 以水增溶法测定了临界反胶团浓度cmcw, 这些cmcw均分别小于它们在水中生成正胶团的临界浓度cmcaq. cmcw随s的变化规律与cmcaq随s的变化规律类似, 在s=4时出现极大值. 由水增溶法和电导法获得的反胶团饱和增溶水量(mw或mc)约在s=5时出现最大值. 这些现象被归结为联接链构型的变化.     

低碳醇对季铵盐二聚表面活性剂C_(12)-2-C_(12)·2Br胶团化行为的影响

随着丙、丁、戊、已醇的加入，与季铵盐二聚表面活性剂C_(12)-2-C_(12)· 2Br组成了混合胶团，醇分子以烷烃链插入胶团中，羟基则位于胶团栅栏层处。这 减弱了表面活性剂离子头基间的静电排斥力，使临界胶团浓度(cmc)降低，同时使 胶团表面反离子解离度增大。随着醇分子的烷烃链增长，这种影响更为显著。     

最大泡压法研究C12-2-Ex-C12•2Br在气/液表面的吸附动力学

用最大泡压法考察季铵盐Gemini表面活性剂C₁₂-2-E_x-C₁₂?2Br (x＝1, 2, 3)在气/液表面吸附动力学行为, 研究表明增加表面活性剂体相浓度和温度将加快分子扩散速度, 因此提高了表面吸附的动力学效果. 增加联接链长度x减小了分子预聚集倾向, 溶液中的单分子浓度增加, 有利于初始扩散, 使γ_t降低. 接近饱和吸附时, 由于x较大的单元分子在表面层占据的截面积也较大, 降低了表面层甲基端基的覆盖度, 相对升高了介平衡表面张力. 与对应的同头基同碳原子数的十二烷基三甲基溴化铵(C₁₂TABr)比较, C₁₂-2-E₁-C₁₂?2Br分子更倾向于吸附在表面层上.     

C_(12)-s-C_(12)·2Br和C_(12)E_n混合水溶液的胶团化行为

季铵盐二聚表面活性剂C12-s-C12·2Br(s=2、3、4、6)和非离子表面活性剂C12E10或C12E23在水溶液中生成混合胶团.其临界胶团总浓度cmcT值介于二元复配体系中各组分的临界胶团浓度cmc01和cmc02之间.当添加少量非离子型表面活性剂(在水溶液中的摩尔分数α2=0.1)时,混合胶团中C12E10或C12E23的摩尔分数均已超过0.35;随着溶液中非离子型表面活性剂含量的增大,混合胶团中逐渐以C12E10或C12E23成分为主.     

C12(n)-4-C12(n)·2Br头基尺寸对W/O微乳界面组成和结构的影响

合成出具有不同头基尺寸的季铵盐Gemini表面活性剂C12(n)-4-C12(n)·2Br(n=1, 2, 3时分别对应甲基、乙基和丙基, 即四亚甲基-α, ω-二(十二烷基二甲(乙、丙)基溴化铵)). 以稀释法研究C12(n)-4-C12(n)·2Br在庚烷中形成的W/O微乳的组成和结构. 结果表明, 庚烷溶液中的部分己醇参与构成混合界面膜, 从而改善了混合组分的分子几何形状, 生成了稳定的W/O微乳. 随着水含量W0增大, 微乳的水核也随之增大, 变小的界面曲率减小了混合膜对己醇量的需求. 增大C12(n)-4-C12(n)·2Br头基尺寸, 界面层中己醇与表面活性剂的摩尔比(a)先增大(n从1到2)然后再减小(n从2到3). W0愈大, a在n从2到3时减小得愈明显. 在W0=10和20时, 微乳水核半径Rw随n增大而减小; 但在W0=30时, 当n从2到3, Rw反倒明显增大. 这些结果表明, 季铵头基相连的两个丙基其行为与相连两个甲基或两个乙基时不同, 这两个丙基弯曲朝向庚烷, 撑大了表面活性剂烷烃链区域的体积, 致使混合界面膜上己醇分子的需求量减少, 有助于形成较大尺寸的水核.     

界面扩张流变法研究C_(12)mimBr对Gemini12-2-12在空气/水界面聚集行为的影响

采用界面扩张流变技术研究了季铵盐偶联表面活性剂C12-(CH2)2-C12·2Br(Gemini12-2-12)及其与离子液体表面活性剂溴化1-十二烷基-3-甲基咪唑(C12mim Br)复配体系的动态界面张力、扩张流变性质和界面弛豫过程等,探讨了C12mim Br对C12mim Br/Gemini12-2-12混合体系界面性质的影响及C12mim Br对Gemini12-2-12界面聚集行为影响的机制.结果表明,随着离子液体表面活性剂的不断引入,体系界面吸附达到平衡所需的时间逐渐缩短,扩张模量和相角明显降低,界面吸附膜由粘弹性膜转变为近似纯弹性膜;同时,界面及其附近的弛豫过程也发生显著变化,慢弛豫过程消失,快弛豫过程占主导地位,且离子液体浓度越高,快弛豫的贡献越大.这些界面性质的变化主要归因于离子液体表面活性剂C12mim Br参与界面形成及两表面活性剂在界面竞争吸附的结果.少量离子液体表面活性剂C12mim Br的加入可以填补疏松的Gemini12-2-12界面上的空位,形成混合界面吸附膜.随着C12mim Br含量的增加,嵌入界面的C12mim Br分子数不断增多,导致界面上相互缠绕的Gemini12-2-12烷基链"解缠",在体相和界面分子扩散交换的过程中"解缠"的Gemini12-2-12分子从界面上解吸回到体相,与此同时,C12mim Br分子相对较小的空间位阻及较强的疏水作用促使其优先扩散至界面进而取代Gemini12-2-12分子,最终界面几乎完全被C12mim Br分子所占据.