阳离子表面活性剂三甲基溴化铵与硝酸铵相互作用的表面和热力学研究

本文系统研究了阳离子表面活性剂三甲基溴化铵和硝酸铵盐的表面现象和自聚集行为. 采用电导法和表面张力法研究在不同温度下阳离子表面活性剂三甲基溴化铵的表面性质和热力学性质. 通过表面张力测定得到临界胶束浓度、吸附自由能、胶束化的自由能、最小分子面积和表面过量浓度. 该研究表明,胶束化过程是自发放热反应. 电导测定结果确定了临界胶束浓度、电离程度和反离子结合度. 加入硝酸铵盐至表面活性剂溶液后,临界胶束浓度降低,电离程度和反离子结合度增加,更加有利于胶束化过程的自发. 该研究对进一步理解电解质和表面活性剂之间相互作用具有重要意义.     

表面活性剂对气-液界面纳米颗粒吸附规律的影响

通过测定及分析纳米颗粒和表面活性剂-纳米颗粒复配体系在自由吸附过程与动态收缩过程中表面张力的变化,总结了纳米颗粒在气-液界面的吸附排布规律以及表面活性剂对其吸附规律的影响.实验结果表明,自由吸附过程中,随矿化度增加、阳离子活性剂浓度增加,平衡表面张力降低,这与颗粒吸附密度增加及颗粒润湿性改变有关.浓度低于临界胶束浓度(CMC)时,阳离子活性剂体系与混合体系的表面张力差异证明了阳离子活性剂可以通过静电作用吸附于纳米颗粒表面,进而部分溶解于水相;而阴离子活性剂与纳米颗粒相互作用力较弱,对表面张力影响较小.纳米颗粒体系在液滴收缩过程中,表面张力从自由吸附平衡态进一步降低大约9 m N/m,说明自由吸附过程中纳米颗粒不能达到紧密排布;同时表面张力呈现为缓慢降低、快速降低和达到平衡三部分,表面压缩模量可达70 m N/m,满足了液膜Gibbs稳定准则,这将有助于提高泡沫或者乳液稳定性.纳米颗粒-表面活性剂体系在液滴收缩过程中表面张力降低值随活性剂浓度增加而减小;表面压缩模量由高到低依次为:纳米颗粒>阳离子活性剂-纳米颗粒>阴离子-纳米颗粒>表面活性剂.     

Preparation and Unimolecular-Micellization Behavior of Homopolymer of Surface-Active Monomer AMC14AB

采用水溶液均聚合方法,制备了阳离子型表面活性单体(2-丙烯酰胺基)乙基十四烷基二甲基溴化铵(AMC14AB)的均聚物,使用荧光探针法、表面张力测定及电导测定法,重点考察了均聚物P(AMC14AB)在水溶液中的胶束化行为与表面吸附现象. 在水溶液中,均聚物P(AMC14AB)呈现单分子链胶束的聚集形态,具有零临界胶束浓度,从开始加入P(AMC14AB)起,水溶液中随即产生单分子链胶束,不存在Krafft温度. P(AMC14AB)在溶液表面也发生表面吸附,使水的表面张力下降,即P(AMC14AB)也具有表面活性;随着浓度增大,表面吸附量增大,水的表面张力持续下降;当表面吸附达饱和时,表面张力～浓度曲线上出现突变点,该点定义为饱和的表面吸附浓度,而不应该再称为临界胶束浓度. P(AMC14AB)单分子链胶束溶液对疏水有机物(甲苯)的增溶情况,明显不同于普通小分子表面活性剂十六烷基溴化铵(CTAB)的多分子胶束溶液,甲苯增溶量～P(AMC14AB)浓度的关系曲线上无突变点,而且对甲苯的增溶能力高于CTAB的多分子胶束溶液.     

季铵盐表面活性剂溶液中阴离子偶氮染料的光谱研究

通过紫外-可见光谱法研究了阴离子偶氮染料甲基橙(MO)与3种季铵盐表面活性剂之间的相互作用.当表面活性剂浓度远低于临界胶束浓度(CMC)时,表面活性剂与染料形成聚集体,反映为吸收带蓝移并伴随着吸收强度下降.继续加入表面活性剂,引起染料在阳离子胶束中的特征吸收.当表面活性剂浓度达到CMC及以上时,混合溶液的λ<,max>...     

球状胶束中表面活性剂脱附的离子调控机制

建立耦合伞状采样的粗粒度分子动力学方法,研究球状胶束中表面活性剂分子的脱附过程,揭示表面活性剂聚集数、盐种类及浓度对表面活性剂脱附过程的影响机制。发现球状胶束半径及偏心率均随聚集数增加而增大,盐浓度的影响主要取决于抗衡离子的半径和吸附特性,半径更大、吸附更强的水杨酸根离子对胶束结构的影响更为显著;基于伞状采样方法获得了表面活性剂脱附自由能、脱附时间等关键参数,发现球状胶束中表面活性剂脱附自由能和脱附时间均随聚集数和盐浓度呈非单调变化,揭示其主要机制为离子吸附引起的静电屏蔽作用;发现自由能在表面活性剂脱附过程中起主导作用,结合胶束热力学理论发展了临界胶束浓度预测方法,获得了临界胶束浓度下胶束尺寸的分布范围。     

稳态荧光探针法测定Tween系列非离子表面活性剂临界胶束浓度

以芘为荧光探针,测定了不同条件下的Tween系列表面活性剂增溶芘后的稳态荧光光谱,建立了Tween非离子表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)的测试方法,研究了影响非离子表面活性剂临界胶束浓度的因素。根据I338/I333与Tween浓度的变化关系,可得到Tween20、40、60、80的临界胶束浓度分别为5.1×10-5、3.7×10-5、3.1×10-5、8×10-6mol/L。结果表明,同系列的非离子表面活性剂的分子结构对其临界胶束浓度有一定影响。同时,制备温度和外部添加的试剂如无机盐、乙醇、丙三醇均影响其临界胶束浓度。     

十二胺聚甘油醚表面活性剂的合成及光谱表征

十二胺与缩水甘油在碱催化下合成了不同聚合度的十二胺聚甘油醚表面活性剂,并以FTIR、ESI-MS、13CNMR进行了合成产品的光谱表征。用吊环法测定了该表面活性剂水溶液在25℃时的表面张力,考察了不同聚合度对其表面性质的影响。结果表明,十二胺二聚甘油醚、四聚甘油醚、六聚甘油醚水溶液的临界胶束浓度CMC（mmol/L）分别为0.32、0.055和0.20,先减小而后增大;最低表面张力γCMC（mN/m）分别为28.46、29.41和34.02,逐渐增大。     

KE型染料与Gemini阳离子表面活性剂T122的光谱研究

在室温(25℃)下,通过紫外-可见光谱法及稳态荧光法分别测定了Gemini型阳离子表面活性剂T122和传统阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与三种KE型活性染料相互作用后的临界胶束浓度(CMC),并对二者作用的机理进行了初步分析。实验结果表明,两种方法测出的CMC值基本吻合;KE型染料的加入都能使阳离子表面活性剂的CMC值有所提高;如染料黄KE-4R的加入使表面活性剂T122的CMC增至不加染料前的7.0倍,而CTAB的CMC值增加至原来的1.5倍;带有双亲分子结构的表面活性剂T122的性能要明显优于传统表面活性剂CTAB。     

阳离子表面活性剂与溴酚红的显色反应及其分析应用

研究了阳离子表面活性剂 (CSAA)溴化十六烷基三甲铵 (CTAB)、溴化十六烷基吡啶 (CPB)在水溶液中与溴酚红 (BPR)的显色反应。发现在pH 5 0～ 6 0范围内 ,CSAA单体与BPR形成离子缔合物(缔合比为 3∶2 ) ,可用于微量CSAA及CSAA的临界胶束浓度 (CMC)的测定。本文还研究了显色反应的适宜条件、分析特征 ,并讨论了反应机理     

荧光增白剂VBL与阳离子Gemini表面活性剂溶液的光谱研究

研究了荧光增白剂VBL在阳离子Gemini表面活性剂相互作用的紫外光谱和荧光光谱。当加入表面活性剂浓度较低时,由于VBL和表面活性剂单体形成离子缔合物,紫外吸收下降,荧光发生静态猝灭;进一步加大表面活性剂的浓度到形成胶束时,由于胶束微环境的影响,使VBL的紫外吸收和荧光光谱增强;当表面活性剂的浓度远大于CMC(1.25×10-5mol/L,25℃)时,这种变化趋缓。结果表明,在合适的表面活性剂浓度下,荧光增白剂VBL与阳离子Gemini表面活性剂之间存在强的相互作用。     

表面活性剂SDS/TX-100混合体系的NMR研究

用NMR测量了不同比例的SDS/TX-100混合溶液中质子化学位移,结合表面活性剂溶液的两态交换模型,分析了质子化学位移随浓度的变化趋势, 求出了不同比例混合溶液中两种表面活性剂各自的临界胶束浓度及混合胶束的临界胶束浓度. 依据理想混合溶液理论,预测了混合胶束的临界胶束浓度,计算了溶液中SDS与TX-100之间的相互作用参数和SDS在混合胶束中的摩尔分数. 根据所得参数讨论了混合胶束的形成过程. 利用文中和文献中混合体系的实验数据验证了协同作用理论改进前后的适用性,表明改进后的协同作用理论完善一些.     

表面活性剂溶液粗粒化模型couette流动模拟

本文主要利用粗粒化分子动力学方法对不同浓度下表面活性剂水溶液在couette流动过程中胶束的形成、速度分布与流变性规律进行了研究。结果表明,对于相同浓度的表面活性剂溶液,随着剪切速率的增大,胶束完全动态平衡时间越来越小;而随着表面活性剂分子浓度的增加,胶束动态平衡时间也越来越小,形成胶束越来越快。在剪切速率与溶液剪切黏度关系方面,保持表面活性剂分子浓度不变情况下,随着剪切速率的增大,剪切黏度逐渐减小,呈现剪切稀化特征。     

铀-Br-PADAP-磺基水杨酸-表面活性剂体系的研究

本文研究了铀(Ⅵ)-Br-PADAP-磺基水杨酸三元络合物分别与阳离子表面活性剂溴化十六烷基吡啶(CPB)、溴化十六烷基三甲基铵(CTAB),非离子表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚(OP),Triton X-100的反应条件、生成物的性质和其组成,对反应机理进行了初步讨论。     

表面活性剂对空气-乙炔火焰原子吸收法测定铝的增感效应研究

研究了溴化十六烷基三甲基胺、氯化十六烷基吡啶等10种表面活性剂对测定铝时的增感效应。结果表明,在实验所选择的表面活性剂中,阳离子表面活性剂对铝有明显增感作用,阴离子表面活性剂对铝有抑制作用,而特殊表面活性剂对铝没有作用。以溴化十六烷基三甲基胺(CTMAB)为增感剂,研究了空气-乙炔火焰原子吸收法测定铝镍合金样品中铝的工作条件、CTMAB用量、溶液介质和浓度及共存离子干扰的影响。测定铝的线性范围为0.10～2.0g·L-1,方法的相对标准偏差为2.6%,标准加入回收率在97%～103%之间。     

阳离子表面活性剂与酚红的显色反应及其分析应用

研究了阳离子表面活性剂（ＣＳＡＡ）溴化十六烷基三甲铵（ＣＴＡＢ）、溴化十六烷基吡啶（ＣＰＢ）在水溶液中与溴酚红（ＢＰＲ）的显色反应。发现在ＰＨ５．０～６．０范围内,ＣＳＡＡ单体与ＢＰＲ形成离子缔合物（缔合比为３：２）,可用于微是ＣＳＡＡ及ＣＳＡＡ的临界胶束浓度（ＣＭＣ）的测定。本文还研究了显色２的适宜条件、分析特征,并讨论了反应机理。     

表面活性剂及水溶性功能高分子的NMR研究

核磁共振（NMR）技术是研究表面活性剂在溶液中聚集状态的一种非常有用的工具,本文运用多种NMR技术研究了几种不同类型表面活性剂及水溶性功能高分子在水溶液中的聚集行为： 1. 季铵盐型双子表面活性剂16-4-16的聚集行为季铵盐型双子表面活性剂N,N′-双(十六烷基二甲基)-α,ω-丁烷溴化铵(16-4-16)分子中联接基团及靠近离子头的质子位于胶束的壳层, 运动受到一定限制. 而距离离子头较远的烷烃链位于胶束的内部,运动相对自由. 与对应的单链表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)相比,16-4-16形成的胶束堆积更为紧密. 通过NOESY谱中交叉峰强度的定量计算,认为16-4-16在胶束中分子以上下交错排列的方式形成球形聚集体.  2. 脱氧胆酸钠与十六烷基三甲基溴化铵的相互作用在脱氧胆酸钠(NaDC)溶液中,NaDC质子H3与其他质子不同,其横向弛豫时间(T₂)表现为双指数衰减,表明此质子可能存在两种不同的状态. 实验证明,其它胆酸盐的H3的横向弛豫也呈现双指数衰减. 因此推测在胆酸盐的稀溶液中,3-OH质子和羰基氧之间有可能存在氢键作用,形成了头尾相连的分子对结构.  在NaDC和CTAB的混合溶液中,两者形成1∶1的混合胶束. 用NOESY和ROESY研究混合胶束的结构,显示CTAB的离子头位于NaDC的羧酸基团附近. 这可能是正负离子之间的静电性相互作用的结果.  3. 丙烯酰胺/丙烯酸模板共聚物的微结构研究了不同pH值条件下,丙烯酰胺和丙烯酸共聚物分子在水溶液中的聚集形态. 在酸性溶液中,分子内的氢键致使聚集体形成较为紧密的堆积,侧链的苯氧基团运动受阻;随着溶液pH值的增大,丙烯酸电离产生的阴离子使得分子间的静电斥力增大,分子链变得伸展,分子间的氢键作用导致了聚集体体积变大. 当溶液呈强碱性,丙烯酸完全电离,氢键作用力被破坏,分子呈现自由伸展的状态,侧链的苯氧基团运动相对自由.     

铀—Br—PADAP—磺基水杨酸—表面活性剂体系的研究

本文研究了铀（Ⅵ）－Br－PADAP－磺基水杨酸三元络合物分别与阳离子表面活性剂溴化十六烷基吡啶（CPB）、溴化十六烷基三甲基铵（CTAB），非离子表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚（OP）、Triton X-100的反应条件、生成物的性质和其组成，对反应机理进行了初步讨论。     

胶束体系中荧光素与四溴荧光素间能量转移条件及模型研究

研究了阳离子表面活性剂(CSAA)在水溶液中与阴离子酸性染料四溴荧光素(TBF)的荧光反应,发现当CSAA单体与TBF形成离子缔合物时,TBF的荧光发生猝灭,而CSAA胶束与TBF作用又会产生一个新的、更强的荧光。进而研究了阳离子表面活性剂CTMAB及CPB胶束体系中酸性阴离子荧光染料荧光素与四溴荧光素间的能量转移条件。表明只有在带相反电荷的CSAA形成的胶束中,阴离子染料间的能量转移才可能发生,在2/3临界胶束浓度(CMC)时能量转移效率达到最大。并推测了胶束体系中染料间能量转移模型及染料间能量转移的一般规律。     

单链和gemini表面活性剂的NMR研究

应用核磁共振技术,对几种典型的表面活性剂在水溶液中的聚集行为、结构特征、动力学特性和相互作用等进行了研究. 
利用1D ¹H NMR方法测得4-癸基萘磺酸钠（SDNS）在313 K温度时的临界胶束浓度（CMC）在0.82~0.92 mmol/L之间,与报道的298 K时的CMC范围相同. 弛豫时间和2D NOESY实验结果表明,与298 K时的SDNS胶束相比,313 K温度时,SDNS胶束中烷烃链排列得更紧密,其中与萘环相连的第一和第二个亚甲基参与了胶束紧密层的形成,更紧密地堆积在萘环之间. SDNS质子T₂值随温度的变化表明,在单体和胶束两种状态下,质子运动对温度的敏感性明显不同. 由自扩散系数分析得到,SDNS胶束的水合半径约为其单体水合半径的5.3倍. 而在十二烷基磺酸钠（SDSN）胶束中,由于静电排斥力的作用,在同样温度下SDSN的胶束紧密层排列比SDNS更疏松. 
NMR实验表明,在SDNS/Triton X-100 (TX-100)和SDNS/SDSN体系中形成了混合胶束. 在SDNS/TX-100混合胶束中,TX-100的苯环靠近SDNS的烷烃链,而它的聚烷氧链除与苯环相连的第一个乙氧基基团以外都被限制在SDNS的萘环附近. 在SDNS/SDSN混合胶束中,SDSN的磺酸基比SDNS分子更靠近胶束内部. 而SDNS的萘环将SDSN的磺酸基分隔开,在降低带负电荷的磺酸基极性头之间的静电排斥力中起到了积极的作用,有助于混合胶束的形成.
从自扩散系数、横向弛豫和质子距离等NMR测定参数推测,在浓度为0.26 mmol/L（318 K）的N,N′-双(十六烷基二甲基)-α,ω-丙烷溴化铵(16-3-16)溶液中形成了近似球形的胶束,胶束表面的带正电荷的铵基极性头呈锯齿状排列以减弱分子间静电排斥力的影响. 弛豫时间测定表明,与N,N′-双(十六烷基二甲基)-α,ω-丁烷溴化铵(16-4-16)相比,16-3-16在胶束表面的spacer链段更僵硬, 在胶束核区的烷烃侧链排列的更紧密. NMR共振峰的线形分析表明,16-3-16和16-4-16侧链末端的甲基在胶束中位于两个不同的位置.      

十四烷基三甲基溴化铵对膨润土改性合成及其表征

用阳离子表面活性剂十四烷基三甲基溴化铵(C17H38NBr)对膨润土进行插层改性制备.配制浓度为2.35%十四烷基三甲基溴化铵溶液备用.在碘量瓶中称取3.04g膨润土,加入30mL超纯水、10mL十四烷基三甲基溴化铵溶液,制成土浆,放入微波炉中反应1min.产物经抽滤、洗涤、烘干、研磨,做FT-IR和DSC-TG分析.DSC曲线在500℃时有一明显的放热峰;TG曲线显示改性土的失重率有明显的增大.有机改性膨润土中确实含有大量有机物,改性成功.