表面活性剂与高分子链混合体系的模拟

计算机模拟了高分子链对表面活性剂胶束形成过程的影响，以及高分子链构象性质随胶束化过程的变化.结果表明,当高分子链与表面活性剂之间的相互作用强度超过临界值后，高分子链的存在有利于表面活性剂胶束的形成.临界聚集浓度（CAC）与临界胶束浓度（CMC）的比值CAC/CMC随高分子链长的增大和相互吸引作用的增强而减小.在CAC之前，高分子链与表面活性剂分子只有动态的聚集；但在CAC之后，表面活性剂胶束随表面活性剂浓度X的增加而增大，并静态地吸附在高分子链上，形成表面活性剂/高分子聚集体.随着表面活性剂分子的加入，高分子链的均方末端距和平均非球形因子先保持恒定；从X略小于CAC开始， 和快速减小，至极小值后又逐渐增大.模拟结果支持高分子链包裹在胶束表面的实验模型.     

表面活性剂对部分水解聚丙烯酰胺溶液抗盐性的影响

通过实验研究了阴离子表面活性剂(SDS)、非离子表面活性剂(OP-10)、两性表面活性剂(C12BE)浓度及KCl浓度对部分水解聚丙烯酰胺(阴离子型,HPAM)水溶液黏度的影响规律,进而分析各因素对聚合物溶液抗盐性的影响。实验结果表明:当表面活性剂浓度低于临界缔合浓度CAC时,聚合物溶液黏度变化不大;高于CAC后,随着表面活性剂浓度增大,聚合物溶液黏度急剧增加;当表面活性剂浓度达到聚合物饱和浓度PSP时,聚合物溶液黏度达到最大值;再加入阴离子和两性表面活性剂,将导致黏度降低,而加入非离子表面活性剂不再改变聚合物溶液的黏度,无机盐KCl对聚合物溶液有双重作用,低浓度KCl促进聚合物溶液黏度升高,高浓度KCl则导致聚合物溶液黏度急剧降低后趋于稳定,在相同KCl浓度下,三种表面活性剂的抗盐能力表现为:SDSOP-10C12BE。     

两性表面活性剂与阴离子聚丙烯酰胺复配体系的抗盐性

通过单因素实验分析两性表面活性剂浓度、无机盐浓度及pH值对聚丙烯酰胺复配体系黏度的影响规律,应用SPSS软件对均匀实验结果进行非线性回归,得到复配体系黏度与聚合物浓度、两性表面活性剂浓度及无机盐浓度的定量关系式,进而理论分析了各因素对复配体系抗盐性的影响规律.结果表明,当两性表面活性剂的浓度低于临界缔合浓度(CAC)时,复配体系的黏度变化不大;当其浓度高于CAC后,随着浓度的增加,体系黏度急剧增大;当其浓度达到聚合物饱和浓度(PSP),复配体系黏度达到最大值;当再进一步加入表面活性剂时,聚集体间的网状结构将被破坏,从而使体系黏度逐渐降低;无机盐对复配体系的作用具有双重性,低浓度盐将促使体系黏度升高,中高浓度盐则会导致体系黏度降低;不同pH值条件下,复配体系的抗盐能力顺序为碱性(pH=11.4)＞酸性(pH=2.8)＞中性(pH=7).     

芳基油酸酰胺羟丙基磺基甜菜碱的合成及性能

合成了3种具有不同疏水基团的新型磺基甜菜碱两性表面活性剂,通过红外光谱对它们的结构进行了表征。 用滴体积法测定表面活性剂水溶液在25 ℃下的表面张力,从而确定其临界胶束浓度(cmc)及临界胶束浓度下的表面张力(γcmc);采用罗氏泡沫仪考察了浓度、温度对其泡沫性能的影响;采用分水时间法考察了其乳化性能。 结果表明,随着芳环在烷基链中的体积增大,cmc以及γcmc增大,饱和吸附面积Amin增大,而饱和吸附量Γmax减小。 3种表面活性剂的起泡性随浓度增大而增加,到一定值后趋于稳定;泡沫稳定性随浓度增大逐渐增强;起泡性随着温度的升高而显著增加,泡沫稳定性随温度升高而显著降低。 3种表面活性剂的乳化能力随浓度增大而逐渐增强然后趋于稳定。     

改性二氧化硅纳米颗粒提高二氧化碳泡沫稳定性的研究

通过纳米二氧化硅的硅烷化改性, 使其在高矿化度盐水中可以稳定存在的前提下, 研究了改性纳米颗粒与阳离子表面活性剂十二烷基三甲基氯化铵混合体系的溶液稳定性及协同稳定CO₂泡沫的效果. 研究结果表明, 无机盐离子对改性纳米颗粒与阳离子表面活性剂间的静电吸引力具有屏蔽作用, 且矿化度越高, 屏蔽效果越明显, 从而混合溶液更易于在高盐水中稳定; 纳米颗粒表面的活性剂吸附层受二者浓度的影响, 进而影响了颗粒的亲/疏水性; 当混合体系中的表面活性剂浓度低于临界胶束浓度(CMC)时, 混合溶液与CO₂的界面张力高于单独活性剂溶液, 而当活性剂浓度高于CMC时, 对CO₂-溶液界面张力几乎无影响, 最低界面张力可降至6 mN/m左右; 改性纳米颗粒的加入可以进一步提高CO₂体相泡沫半衰期一倍以上, 但受二者浓度比例的影响; 纳米颗粒的加入有效提高了多孔介质中泡沫的表观黏度, 最大增幅由20 mPa·s增至55 mPa·s左右, 泡沫黏度增加接近3倍, 增强了CO₂泡沫驱的封堵作用.     

正负离子和表面活性剂对水解聚丙烯酰胺分子线团尺寸的影响及其作用机理

采用动态光散射(DLS)方法,研究了无机电解质正离子与负离子对部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)分子线团尺寸的影响,也研究了阴离子型表面活性剂与非离子型表面活性剂对HPAM分子线团尺寸的影响.结果表明,无机电解质负离子对HPAM分子尺寸(分子流体力学直径(Dh))影响较小,而无机电解质正离子对Dh的影响较大,且影响程度随正离子浓度增大而减小.Ca2+、Mg2+、K+和Na+对Dh的作用强弱顺序为Mg2+>Ca2+>Na+>K+.当向聚合物溶液中加入阴离子型表面活性剂时,随表面活性剂浓度增大,Dh先减小,后增大,再减小.此外,由于强烈的静电斥力作用,阴离子型表面活性剂分子在聚合物分子表面吸附较弱,难形成"表面活性剂-聚合物"络合物,而非离子型表面活性剂会以类似于胶束聚集体的形式吸附在聚合物分子链上,形成"表面活性剂-聚合物"络合物,结果造成Dh随表面活性剂浓度增加而逐渐增大.     

光敏型季铵盐类阳离子表面活性剂的合成及表面活性和泡沫性质

本文报道了一种光敏型的阳离子表面活性剂（AZO），其分子结构中含有偶氮苯基团，并研究了光照对表面活性和泡沫性能的影响。经紫外光照射后，表面活性剂的饱和吸附量（Г_max）减小，临界胶束浓度（cmc）、最低表面张力（γ_cmc）和分子极限占有面积（A_min）增大；气泡数目增多，直径变小，发泡能力和泡沫稳定性降低。实验结果证实，该表面活性剂的表面活性和泡沫稳定性可以用光照进行调控。     

评价表面活性剂溶液泡沫性能的方法—真球气泡法北大核心CSCD

通过真球气泡法测定了不同价数和浓度的无机盐体系下十二烷基硫酸钠(SDS)表面活性剂溶液的表面张力和表面扩展黏度;通过Ross-Miles法测定了相应同一溶液的发泡力和泡沫稳定性;结果表明:SDS溶液的表面张力值随着各种无机盐浓度的增加而减小至不变,此时的无机盐浓度作为相对浓度100%来考察时,发现临界胶束浓度(CMC)值与添加盐的种类无关,只随无机盐的相对浓度的增加而减少;即CMC值随着无机盐的相对浓度的增加从不含无机盐时的8.3 mmol/L均收敛至最小值3.0 mmol/L;表面张力值和对应的发泡力值呈负线性关系,由此推断表面张力值可以评价发泡力;表面扩展黏度值和对应的泡沫稳定性值呈正线性关系,由此推断表面扩展黏度可以评价泡沫稳定性;无机盐种类对SDS表面活性剂发泡力和泡沫稳定性的影响力随阳离子价数(Na^(+)、Cu^(2+)、Fe^(3+))增加而增加。     

荧光探针法研究新型Gemini表面活性剂在水溶液中的聚集行为

以芘为荧光探针、二苯酮为猝灭剂,用稳态荧光探针法测定了新型Gemini表面活性剂的临界胶团浓度(CMC)、胶团聚集数(N_agg)及胶团微极性.研究了Gemini表面活性剂结构和氯化钠浓度对CMC、N_agg、胶团微极性的影响.结果表明,新型Gemini表面活性剂的CMC比常规表面活性剂的CMC低1—2个数量级.当疏水基碳原子数增加时,CMC依次降低,N_agg增大,胶团微极性减小.当氯化钠浓度增大时,N_agg增大,胶团微极性减小.     

C12-m-C12型阳离子Gemini表面活性剂在煤沥青表面的润湿性

利用座滴法和电泳法研究了阳离子Gemini表面活性剂C₁₂-m-C₁₂·2Br^-(m=4、6、8、10)在煤沥青表面的润湿性质及吸附机理。结果表明, 表面张力均随表面活性剂浓度的增大而减小, 超过临界胶束浓度(CMC)后趋于平稳, 接触角θ和铺展系数S的变化趋势与表面张力类似; 在所研究浓度范围内,C₁₂-10-C₁₂型表面活性剂的γ_lg~cosθ曲线符合Zisman理论, 且侵湿功(W_i)与表面张力也呈线性关系; 煤沥青表面的Zeta电位随表面活性剂浓度的增加从负电变为正电,最后趋于平稳, 且零电位对应的浓度比CMC至少低一个数量级; C₁₂-8-C₁₂型Gemini表面活性剂能显著改变煤沥青表面的润湿性. 由Gemini表面活性剂在煤沥青表面润湿结果及Zeta电位可以看出, C₁₂-m-C₁₂型Gemini表面活性剂在煤沥青表面的润湿是静电作用和范德华吸附共同作用的结果; 润湿过程可分为三个阶段。     

正负离子表面活性剂与非离子表面活性剂混合水溶液的相互作用

非离子表面活性剂的加溶作用有助于正负离子表面活性剂的溶解,在恰当比例时,能基本保持其表面活性;正负离子表面活性剂与非离子表面活性剂之间的相互作用很弱,容易形成接近“理想”的混合胶团;恒定非离子表面活性剂浓度时,随正负离子表面活性剂浓度增加,溶液的浊点也增加;超过临界胶团浓度后浊点下降。     

C12-3-C12·2Br及C12-3（OH）-C12·2Br水溶液的胶团聚集数及流变特征

采用荧光探针法测定了C12-3-C12·2Br及C12-3(OH)-C12·2Br Gemini表面活性剂胶团聚集数,结果表明,浓度极大影响其胶团聚集数,当浓度为各自临界胶团浓度的5.5倍时,由于联结链中羟基的作用,C12-3(OH)-C12·2Br的胶团聚集数为44.7,远大于C12-3-C12·2Br的33.2;C12-3-C12 ·2Br浓度直至64 mmol/L,C12-3(OH)-C12·2Br浓度直至54 mmol/L,剪切速度γ在0～1 875 s-1范围内,流变行为表现出牛顿体特征;在其后浓度的范围,临界剪切速度γ*以上时,为非牛顿体特征.黏度随浓度增大而增大并有—上升拐点;在联结链上引入羟基,对流变行为影响不大,但在相同条件下,黏度略微增大.     

疏水缔合聚丙烯酰胺与双子表面活性剂的自组装

通过荧光光谱、动/静态激光光散射研究了疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAM)自组装行为及双子表面活性剂(双十四酸乙二酯双磺酸盐(DMES-14))对其的影响.实验结果表明:聚合物HAPAM在溶液中能够通过自组装形成疏水微区,表现出芘的发射光谱中第一振动峰(373nm)与第三振动峰(383nm)的荧光强度之比(I1/I3)值随聚合物浓度的增大而下降,当聚合物HAPAM浓度(CP)达到一定值后,I1/I3值不再变化;当加入表面活性剂时,HAPAM能够与双子表面活性剂在溶液中形成混合胶束,在聚合物浓度一定时,I1/I3值随表面活性剂浓度(CS)的增大急速下降,当表面活性剂浓度达到30mg·L-1时,I1/I3值趋于恒定;当表面活性剂浓度一定时,聚合物/表面活性剂二元体系中聚集体的聚集数随HAPAM浓度的增大出现先下降再增加的过程;一定量的双子表面活性剂对HAPAM分子间的缔合起促进作用,过量的双子表面活性剂对HAPAM分子间的缔合起抑制作用,使HAPAM的表观重均分子量(Mw,a)、均方根回转半径()和流体力学半径()随表面活性剂浓度增加先增大后减小,而HAPAM的/比值则随表面活性剂浓度增大出现一定程度的上升,表明HAPAM分子链段变得相对舒展.     

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-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.     

稳态荧光探针法测定临界胶束聚集数

以芘为荧光探针、二苯甲酮为猝灭剂,用稳态荧光探针法测定了SDS和AS的胶束聚集数(Nm).以芘的饱和水溶液为溶剂配制表面活性剂溶液,二苯甲酮的适宜浓度取小于1.00 mmol•L－1时,可以获得满意的实验结果.当表面活性剂溶液浓度为5～9倍cmc时,Nm随表面活性剂浓度增大而线性增大,而随温度的变化略有波动.cSAA=cmc时,Nm值为一本征值,定义为临界胶束聚集数[Nm].[Nm]值可从Nm－cSAA实验曲线外延得到.25℃时SDS的临界胶束聚集数[Nm]为57;40℃时SDS的[Nm]为49,AS的[Nm]为55.     

稳态荧光探针法测定三聚季铵盐表面活性剂的胶束聚集数

以芘为荧光探针, 十六烷基氯化吡啶(CPC)为猝灭剂, 以芘的饱和水溶液为溶剂配制表面活性剂溶液, 根据芘的荧光强度之比I1/I3随表面活性剂水溶液浓度的变化, 测定了三聚季铵盐表面活性剂CTTTA的cmc值, 测定值与表面张力法测定的cmc值一致；当猝灭剂CPC的浓度取0.1~0.3 mmol·L-1范围时, 用稳态荧光探针法测定了CTTTA的胶束聚集数. 实验数据表明, 表面活性剂溶液浓度为6~10倍cmc时, 胶束聚集数N随表面活性剂浓度增大而线性增大, 并用外推法得到CTTTA的临界胶束聚集数.     

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.     

电解质和乙醇对DNA与Gemini表面活性剂相互作用的影响

应用荧光探针和zeta电位方法研究了电解质NaBr、NaCl、KCl和有机溶剂乙醇对DNA与Gemini表面活性剂相互作用的影响. DNA诱导的表面活性剂类胶束在较低浓度即可生成, 这一浓度称为临界聚集浓度(CAC). Gemini表面活性剂比具有相同烷烃链长的单体表面活性剂更易聚集, 对应的CAC较低. 实验结果表明, 盐(NaBr)浓度对DNA/表面活性剂体系的CAC影响不大, 阴、阳离子的种类则对该体系有不同程度的影响. 阴离子(Br-、Cl-)对体系的CAC有显著的影响, 但阳离子(Na+、K+)的差异对CAC影响不大. 极性溶剂乙醇对DNA与表面活性剂相互作用的影响比较复杂. 乙醇浓度较低时有利于表面活性剂的聚集, 使得CAC减小; 而浓度较高时, 则不利于表面活性剂聚集,从而使CAC变大. 乙醇可显著改变DNA/表面活性剂复合物的zeta电位.     

影响反相微乳液导电性能的因素

分别以聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)或十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂, 与正己烷、正己醇和水构成反相微乳液. 研究了水相H+浓度、表面活性剂、助表面活性剂等对微乳液导电性能的影响. 结果表明, 增加水相H+浓度可大幅度提高反相微乳液的导电能力, 当H+浓度由1.0 mol•L-1增加到10 mol•L-1时, 微乳液的电导率可提高1~2个数量级. 当水相H+浓度为10 mol•L-1时, 微乳液的电导率随溶水量的增大而增大, 水油体积比为3:10时, 两种体系的电导率均达到3200 μS•cm-1. Triton X-100浓度对微乳液的电导率影响较大, 电导率随其浓度增加而增大；而CTAB浓度对微乳液电导率的影响较小, 电导率随其浓度增加略有减小；助表面活性剂正己醇使非离子型反相微乳液的电导率下降, 而使阳离子型反相微乳液的电导率先增大, 然后减小, 呈骆峰状变化.