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。     

CTAC表面活性剂水溶液的流变特性

在25℃条件下,测量了质量分数w=0.007%～0.15%范围内表面活性剂水溶液的流变特性。实验结果表明,表面活性剂稀溶液在剪切作用下出现剪切增稠转变,随着溶液浓度的增加,剪切增稠转变越来越弱。当浓度达到某一临界饱和浓度时,不再有剪切增稠转变发生,该浓度所对应的流变曲线称为最大黏度线;对于表面活性剂稀溶液,剪切诱导时间和剪切平衡时间均是剪切速率的幂函数,幂指数为-1.0;剪切增稠转变结束后,表面活性剂稀溶液的稳态黏度随浓度增大而增大,当w>0.05%时,稳态黏度逼近最大黏度线,继续增大浓度,稳态黏度几乎保持不变。     

减阻剂水溶液内弹体入射超空泡特性实验研究

采用高速射弹方法实验研究了子弹入射水中及表面活性剂减阻剂水溶液中产生的超空泡形态特性。利用气动卷钉枪向水及质量分数为1×10~(-4)、5×10~(-4)和1×10~(-3)的三种不同浓度十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)表面活性剂水溶液中射弹,同时用高速摄像机记录子弹的运动过程及产生的超空泡形态。实验结果表明,相同入射条件下子弹入射CTAC水溶液产生的超空泡比入射水中产生的超空泡的尺寸大,维持的时间更长,表明子弹在CTAC水溶液中受到的阻力更小。     

表面活性剂溶液的减阻和传热特性研究

对不同的浓度和温度下阳性离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)在循环回路系统中的减阻特性进行了实验研究。表面活性剂呈现明显减阻特性,且各浓度条件下均存在一个临界温度,并表现出温度效应。本文从微观尺度和能量分析角度来解释这种温度效应。通过分析该表面活性剂溶液阻力减小和传热性能降低之间的关系,提出了通过对溶液温度的控制来改变减阻溶液的传热特性的方法。     

温度和雷诺数对表面活性剂溶液传热的影响

对不同温度和雷诺数下阳性离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)溶液在循环回路中的传热特性进行了实验研究。在水中加入表面活性剂后溶液的传热特性明显降低,在不同的温度工况下均存在一个临界雷诺数,随着溶液温度的改变而发生变化。在不同的实验浓度条件下均存在一个临界温度,在临界温度以下时,临界雷诺数随温度升高而增加;在临界温度以上时,临界雷诺数随温度升高而急剧下降。分析该表面活性剂溶液阻力减小和传热性能降低之间的关系,提出了通过对溶液温度的控制来改变减阻流体传热特性的方法。     

分散介质和温度对纳米二氧化硅胶体剪切增稠行为的影响

对分散介质和温度对纳米二氧化硅胶体剪切增稠行为的影响进行了系统研究. 用四种液体分散介质(乙二醇, 聚乙二醇400, 丙二醇, 聚丙二醇400)制备的纳米二氧化硅胶体表现出不同的连续剪切增稠或者跳变剪切增稠行为. 温度上升降低了分散介质的黏度, 进而降低了胶体的表观黏度. 剪切增稠的临界黏度与温度的关系符合“Arrhenius”公式的描述. 胶体黏度与分散介质黏度的比值用来归一化不同温度下的稳态剪切流变曲线. 在低剪切速率的剪切变稀阶段, 剪切变稀现象与分散介质黏度没有明显相关性, 而与分散介质的化学性质密切相关. 在高剪切速率的剪切增稠阶段, 分散介质黏度越高, 胶体剪切增稠现象越强烈.     

表面活性剂溶液内部微观结构和流变特性研究

进行了稳定剪切流下稀疏表面活性剂溶液的三维布朗动力学数值模拟.将溶液内部胶束粒子假设为由球体依次线性联结所构成,分别用Lennard-Jones势和软球势来描述不同粒子端部球和内部球相互之间的作用.采用Verlet速度算法进行模拟,得到了不同剪切率下胶束结构和流变特性.在低剪切率下可得到表面活性剂溶液内部的网状胶束结构,该结构在高剪切率下遭到破坏.剪切粘度和第一正应力系数呈剪切稀化特征.揭示了溶液内部结构和流变特性的关系.     

TX-100和CTAB交换动力学的核磁共振研究

运用核磁共振(NMR)方法分别测定了表面活性剂辛基苯聚氧乙烯醚(TX-100)和十六烷基三甲溴化铵(CTAB)在不同温度下的临界胶束浓度.阐述了应用1D NMR线型分析方法对表面活性剂快交换体系平均停留时间的定量测量.实验测量了TX-100和CTAB胶束溶液中表面活性剂分子在不同温度下的平均停留时间.结果显示,平均停留时间随温度的增加逐渐减小,说明TX-100和CTAB分子进出胶束的速率随温度的增加逐渐加快.利用阿伦尼乌斯公式拟合,获得了TX-100和CTAB的表观交换活化能,TX-100的表观交换活化能为17.6 k J/mol,CTAB的表观交换活化能为75.3 k J/mol.对TX-100和CTAB平均停留时间和表观交换活化能进行分析,得出平均停留时间和表观交换活化能与分子结构的关系:表观交换活化能反映的是疏水相互作用和静电斥力的大小;而平均停留时间不仅受活化能的影响,还与分子结构有关.     

NMR法研究胶束的增溶作用

本文用高分辨~1H.NMR谱研究了多种短链芳烃及其衍生物在阳离子表面活性剂—十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)水溶液胶束和非离子表面活性剂—月桂基聚氧乙烯(4)醚(Brij30)非水溶液胶束中的增溶作用。得到这些不同种类的增溶物在两种不同类型的胶束中增溶位置的详细结果。并讨论了增溶物与表面活性剂分子之间的相互作用。这一研究对深入探讨增溶机理十分有益。     

NMR方法监测季铵型双子表面活性剂的胶束交换动力学（英文）

本文应用DNMR的方法测量了双子表面活性剂12-s-12和14-s-14(s=2, 3, 4)单体在溶液和胶束间的分子交换动力学参数,根据DNMR理论的简化公式,变温条件下测量了表面活性剂分子的逸出速率常数(k~-),根据阿伦尼乌斯公式拟合得到了逸出活化能(E_a~-).结果显示14-s-14和12-s-12的逸出速率常数分别在10~1和10~3 s~(-1)数量级,逸出活化能分别为54.04～73.64 kJ/mol和33.42～47.09 kJ/mol.随着联结基团长度的增大,14-s-14和12-s-12的逸出速率常数增大,逸出活化能减小.结合荧光探针实验测量微极性的结果,揭示了双子表面活性剂分子从胶束中逸出时经历了构象变化,支持了双子表面活性剂的两步分子交换机制.     

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.     

窄缝中气泡在磁性液体中的上升与变形

对窄缝中气泡在磁性液体中的上升与变形进行了可视化研究。定性分析了纳米磁性颗粒引发的黏度效应及表面活性剂分子依附作用对气泡上升速度与形状的影响。试验工质为体积浓度6.33%的水基Fe_3O_4磁性液体,同时对比了质量浓度25%的四甲基氢氧化铵水溶液、质量分数30%和50%的蔗糖溶液以及水中气泡的上升运动。窄缝间隙分别为1 mm和2 mm,气泡由底部不同直径的圆孔产生。试验结果表明:由于活性剂分子的存在,磁性液体气泡上升过程中由扁椭圆形渐转变为上圆下平的冠状,而其略大于水的黏度使气泡在1 mm窄缝中保持直线上升运动,但窄缝间隙增大到2 mm后,磁性液体中气泡的运动轨迹仍会发生振荡。     

分离压和表面黏度的协同作用对液膜排液过程的影响

针对含不溶性活性剂的垂直液膜排液过程,在考虑分离压作用的前提下,引入随活性剂浓度变化的表面黏度模型,应用润滑理论建立了液膜厚度、活性剂浓度和液膜表面速度的演化方程组,通过数值计算分析了常表面黏度和变表面黏度情形下的液膜演化特征.结果表明:表面黏度是影响液膜排液过程的重要因素,当不考虑表面黏度时,液膜表面呈"流动"模式,反之呈"刚性"模式,且随表面黏度增加,液膜排液速率明显减缓.分离压对"黑膜"的形成至关重要,分离压单独作用时,其形成的"黑膜"长度较短,而只考虑表面黏度时,则不能形成稳定的"黑膜".而在二者协同作用下,液膜中部形成了向下扩展、厚度很薄但非常稳定的"黑膜",且"黑膜"厚度、出现时间均随表面黏度的增大而增加.当考虑活性剂浓度对表面黏度的影响时,表面速度受此影响显著;在形成"黑膜"长度及出现时间方面与相应常表面黏度的情形基本类似,但其"黑膜"厚度小于相应常表面黏度,故在液膜排液过程中更容易发生失稳.     

基于荧光光谱技术对常用洗衣粉中表面活性剂含量的测定

十二烷基苯磺酸钠(Sodium Dodecyl Benzene Sulfonate,SDBS)是一种通用的阴离子表面活性剂,其洗涤性能优良,配伍性能好,可与其他无助剂以不同比例配比,且价格便宜,被广泛应用于洗衣粉中。应用FS920荧光光谱仪分析了不同浓度的十二烷基苯磺酸钠水溶液和不同品牌洗衣粉水溶液的荧光光谱特性,发现十二烷基苯磺酸钠溶液的荧光特征峰位于λ_(ex)/λ_(em)=315/350nm,洗衣粉水溶液的荧光特征峰位于λ_(ex)/λ_(em)=356/430nm,经分析是由于洗衣粉中添加了其他非离子表面活性剂、沸石等物质使特征峰发生红移。根据荧光强度与浓度的关系,采用径向基神经网络完成了水溶液中十二烷基苯磺酸钠含量的定量测试,同时通过采用荧光光谱技术和径向基神经网络相结合的检测方法分析了生活中常见的7个常用品牌洗衣粉中表面活性剂的含量。     

复合高铁酸盐在水溶液中稳定性的研究

用分光光度法和循环伏安法研究了复合高铁酸盐在水溶液中的稳定性,考察了静置时间、环境温度和助剂A对复合高铁酸盐稳定性的影响。实验结果表明,通过在复合高铁酸盐溶液中添加稳定助剂A,或降低高铁的储存温度,均可有效抑制复合高铁酸盐在水溶液中的分解速率,延长其储存周期,不同程度的改善其稳定性能;高铁在水溶液中的分解速率随着放置时间的增加而增加,随着助剂A加入量的增加而降低;高铁在水溶液中的循环伏安行为呈现一个单向的不可逆还原过程,其还原电流随着高铁放置时间的增加、溶液中FeO_4~(2-)有效浓度的降低而递减。     

十二烷基硫酸钠(SDS)增强若丹明6G水溶液激光激发荧光谱研究

报道了若丹明6G水溶液添加不同浓度的表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)时激光激发染料的变化,发现较低的掺入量导致R6G荧光减弱,适量SDS的加入使荧光增强,在5×10-5 mol·L-1的R6G水溶液中,加入6×10-2 mol·L-1 SDS,荧光增强因子达到3.1。当R6G浓度为1×10-4 mol·L-1时,加入2×10-2 mol·L-1,染料激光阈值显著降低。测量了不同浓度的R6G溶液的吸收光谱及加入不同浓度SDS后的荧光谱,分析了不同SDS加入量下R6G荧光减弱及增强的物理机制。     

共振光散射法(RLS)研究外源刺激对CdSe/ZnS量子点/TiO_2纳米复合物与人血清白蛋白的相互作用的影响

近似生理条件下,采用共振光散射法研究了CdSe/ZnS量子点/TiO_2纳米复合物同人血清白蛋白的相互作用,通过分析影响二者相互作用的纳米复合物浓度、pH、NaCl浓度、反应温度、检测时间、共存离子、表面活性剂、加样顺序等外源刺激因素,结果表明:新形成的复合体系可能加强蛋白质的疏水腔,使在水溶液中形成的疏水界面趋于集中,从而导致其共振光散射强度增强;体系受pH的影响变化非常灵敏;适当的NaCl浓度可以提高体系的I_(RLS)值灵敏度;共存离子改变了体系的离子强度,从而导致体系的△I_(RLS)值的改变;反应时间为5 min时,体系I_(RLS)值基本稳定;同一种表面活性剂对于不同的体系的I_(RLS)值的作用不完全一致,带相反电荷的表面活性剂与纳米复合物有很强的静电作用;对于与HSA相互作用的多元复合体系,加样顺序的不同对体系的I_(RLS)值的影响很明显;体系的I_(RLS)值随温度的改变呈不完全单调增加的趋势。这些信息为纳米材料与生物大分子的相互作用机制提供理论支撑,有助于深入了解纳米材料的生物相容性和安全性。     

利用~1H NMR探究混合离子型/非离子型表面活性剂临界胶束浓度降低的实质（英文）

利用~1H NMR技术研究了离子/非离子表面活性剂形成的二元混合体系,结果显示表面活性剂的混合导致各组分的临界胶束浓度(CMC)均比各自纯溶液有所降低,用吸附平衡理论清楚地解释了这个现象.通过定量分析,发现不同的表面活性剂混合使得其组分CMC降低的程度各异,可以理解为它们吸附于界面单分子吸附层上的分子之间相互作用的不同(相吸或相斥)引起的.由此揭示了"协同效应"的实质,可以为选择适当的表面活性剂类型和混合比例以达到预期的性能提供有力的参考.     

甲磺酸帕珠沙星荧光光谱特性研究及应用

研究了低浓度甲磺酸帕珠沙星水溶液的最佳激发波长,荧光光谱和同步共振光谱,不同实验条件对其荧光强度的影响。结果显示,甲磺酸帕珠沙星溶液在407nm出现明显的荧光峰,在375nm出现共振荧光峰,最佳激发波长为285nm。随浓度增加,407nm处的荧光强度线性增强,当浓度增至6×10~(-4)mol/L后,发生荧光猝灭,荧光强度线性减弱。不同的表面活性剂对甲磺酸帕珠沙星水溶液荧光强度有增强或猝灭作用。在pH为9.18硼砂的缓冲溶液中,甲磺酸帕珠沙星水溶液荧光强度最强。利用其荧光光谱特性,测定样品中甲磺酸帕珠沙星,结果满意。     

表面活性剂在水溶液中聚集状态的1H NMR研究

表面活性剂在水溶液中的自扩散系数,¹H化学位移和自旋晶格弛豫的NMR测量表明,上述参数随表面活性剂浓度而变化,并在某一浓度开始有转折点.这一转折点恰好对应着各自的临界胶团浓度.表面活性剂分子的不同基团的质子化学位移随其浓度变化幅度的不同提供胶团形成的分子水平描述.