Gemini表面活性剂对疏水缔合聚丙烯酰胺界面吸附膜扩张流变性质的影响

采用小幅低频振荡和界面张力弛豫技术, 考察了疏水缔合水溶性聚丙烯酰胺(HMPAM)在正癸烷-水界面上的扩张黏弹性质, 研究了不对称Gemini表面活性剂C₁₂COONa-p-C₉SO₃Na对其界面扩张性质的影响. 研究发现, 疏水链段的存在, 使HMPAM在界面层中具有较快的弛豫过程, 扩张弹性显示出明显的频率依赖性. 表面活性剂分子可以通过疏水相互作用与聚合物的疏水嵌段在界面上形成类似于混合胶束的特殊聚集体. 表面活性剂分子与界面聚集体之间存在快速交换过程, 可以大大降低聚合物的扩张弹性. 同时, 聚合物分子链能够削弱表面活性剂分子长烷基链之间的强相互作用, 导致混合吸附膜的扩张弹性远低于单独表面活性剂吸附膜.     

m-6-m型Gemini双季铵盐表面活性剂与DNA的相互作用

合成了5种m-6-m型Gemini双季铵盐表面活性剂,在对产物结构和表面活性进行分析的基础上,分别采用紫外分光光度法和荧光分光光度法考察了m-6-m型Gemini双季铵盐表面活性剂与DNA的相互作用.结果表明,m-6-m型Gemini表面活性剂的CMC随烷基疏水链的增长呈逐渐下降趋势.几种表面活性剂均没有使DNA的紫外吸收峰发生红移或蓝移现象,说明复合物无嵌插作用或氢键形成,表面活性剂与DNA作用后的吸光度随表面活性剂浓度的增大而增强,当表面活性剂的浓度相同时,吸光度随疏水链的增大而逐渐减弱.Gemini表面活性剂浓度增大导致荧光强度降低,表面活性剂与DNA作用时的猝灭为静态猝灭,随着疏水链长度的增长,荧光猝灭常数降低,表面活性剂与DNA之间的作用力减弱.     

含Gemini表面活性剂结构单元的新型两亲聚电解质的合成及聚集行为

分别将Gemini型单体1,3-双(二甲基十四烷基溴化铵)-2-丙烯酰氧基丙烷(14G)或1,3-双(二甲基十六烷基溴化铵)-2-丙烯酰氧基丙烷(16G)与丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC, D)共聚合反应, 合成了新型含Gemini表面活性剂结构单元的两亲性阳离子聚电解质(D14G和D16G). 采用稳态荧光、电导、动态光散射及透射电镜等手段研究了这些聚电解质在水溶液中的聚集行为. 结果表明, 临界聚集浓度(CAC)随着Gemini型表面活性剂单元含量的增加而减小, 同时随着Gemini型表面活性剂单元中疏水碳链长度的增加而降低. 这些聚电解质在水溶液中同时存在分子内和分子间两种类型的聚集体, 而且碳链越长, 形成分子内聚集体的倾向越强. 随着Gemini表面活性剂单元含量的增加, D14G溶液中聚集体的流体动力学半径(Rh)也有所增大, 而D16G溶液中的聚集体的流体动力学半径(Rh) 却略有减小.     

尾链含对硝基苯醚基团的阳离子Gemini表面活性剂的胶束化热力学

利用等温滴定微量量热法和电导法研究了具有不同疏水链长并且疏水链尾部含有对硝基苯醚基团的Gemini表面活性剂胶束化过程的热力学, 分别利用相分离模型和质量作用模型对观察焓与浓度的关系曲线进行拟合, 获得了胶束化过程的热力学参数. 两种模型获得的胶束化焓一致, 均为较大负值, 而吉布斯自由能却相差较大. 用相分离模型得到的胶束化过程的热容变化均为负值, 并随链长增加绝对值增大, 胶束化过程总的热容变化主要来自非极性的烷基链去水合产生的热容变化, 证明处于疏水链末端的对硝基苯醚基团在表面活性剂形成胶束后依然与水相接触. 质量作用模型获得的胶束聚集数随疏水链长增加逐渐下降, 这是由具有长疏水链的表面活性剂形成预胶束所导致.     

水溶性聚电解质—表面活性剂复合物的聚集行为

聚电解质在溶液中与相反电荷的表面活性剂通过解电作用与疏水作用可形成聚电解质－表面活性剂复合物，依据反应条件生成的复事物可以是水溶性也可以是非水溶性的。水溶性的聚电解质－表面活性剂复合物由于有许多工业应用，因此近几十上来水溶性聚电解质－表面活性剂复合物的形成和结构已爱到人们的广泛重视。本文对水溶性聚电解质－表面活性剂复合物的聚集过程、聚集结构作了简要概述，此外对荧光光谱在这一领域的应用进行了重点介绍     

气相二氧化硅/季铵Gemini表面活性剂稳定的泡沫体系

以zeta电位法研究了季铵Gemini表面活性剂亚甲基-α, ω-双(十二烷基二甲基溴化铵) (12-s-12, s=2, 6)在水溶液中修饰气相二氧化硅(F-SiO₂)粒子。这些粒子随表面活性剂浓度C增加经历了表面从原先的亲水到疏水再重新亲水的改变,其中疏水粒子可以自发吸附在气泡液膜中,从而很好地稳定泡沫。重新亲水的粒子脱附出液膜,仅留下表面活性剂稳定气泡。强的液膜弹性对应于稳定的泡沫。联接链长度影响了Gemini在F-SiO₂粒子表面的吸附,因而也影响了液膜的弹性和对泡沫的稳定。超短s=2联接链的12-2-12由于反离子解离不完全而带有较少的正电荷,在粒子表面的初始吸附弱于12-6-12,但因此减少了吸附分子头基间的静电排斥,可以形成更致密的吸附层。由于12-2-12本身比12-6-12具有更强的界面吸附能力,F-SiO₂粒子和12-2-12的协同作用可以更好地稳定泡沫体系。     

不同电性Gemini表面活性剂界面扩张性质

利用Langmuir槽法研究了含聚氧乙烯醚链中间链的两性Gemini表面活性剂C8E4NC12、阳离子Gemini表面活性剂C12NE3NC12和阴离子Gemini表面活性剂C8E4C8在空气/水表面和癸烷/水界面上的扩张性质,考察浓度对3种Gemini表面活性剂溶液表、界面扩张性质的影响.结果表明,由于分子间存在库仑引力,两性Gemini分子表现出较高的扩张弹性和粘性,且界面扩张性质类似于表面.对于有相同电荷Gemini分子,C8E4C8分子中的刚性苯环导致其疏水长链在表面上的取向不同于C12NE3NC12分子,两者表现出不同的表面扩张性质;而油分子能改变同电荷Gemini分子中长链烷基的取向,造成其界面扩张弹性和粘性远低于表面.提出了不同电性Gemini分子在界面排布的示意图,并利用弛豫过程的特征参数进行了验证.     

Gemini表面活性剂烷烃尾链在吸附和聚集过程中的疏水协同效应(英文)

以表面张力法测定了系列Gemini表面活性剂m-6-m以及对应单体表面活性剂CmTABr的临界胶束浓度(cmc)和降低水表面张力20mN·m-1需要的浓度(pC20).比较这些参数表明m-6-m胶束化和在界面吸附的能力均强于CmTABr,这被归结为Gemini表面活性剂烷烃尾链间的疏水协同效应.与不对称Gemini表面活性剂12-6-m比较,对称的Gemini结构更有利于表面活性剂的聚集和吸附.     

相反电荷聚电解质/表面活性剂体系界面行为研究新进展

介绍了中子反射在相反电荷聚电解质/表面活性剂体系的界面行为研究中的基本原理.在阐述经典的弱相互作用体系的界面吸附行为和表面张力曲线的基础上,分析了聚合物浓度、电解质、表面活性剂疏水基链长对相反电荷聚电解质/表面活性剂体系表面张力曲线的影响,并结合中子反射实验结果,根据相反电荷聚电解质/表面活性剂体系的表面张力曲线是否出现突跃峰,将其界面吸附行为分为两类并提出了两种类型表面张力曲线对应的理论模型.     

纳米SiO2与阳离子表面活性剂的相互作用及其诱导的正辛烷-水乳状液的双重相转变

研究了3种不同结构的水溶性阳离子表面活性剂对纳米二氧化硅颗粒的原位表面活性化作用, 它们分别是单头单尾的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、单头双尾的双十二烷基二甲基溴化铵(di-C12DMAB)和双头双尾的Gemini型阳离子三亚甲基-二(十四酰氧乙基溴化铵)(II-14-3), 并通过测定Zeta电位、吸附等温线及接触角等参数对相关机理进行了阐述. 结果表明, 阳离子表面活性剂吸附到颗粒/水界面形成以疏水基朝向水的单分子层, 从而增强了颗粒表面的疏水性是原位表面活性化的基础. 通过吸附CTAB和II-14-3, 颗粒的疏水性适当增强, 能吸附到正辛烷/水界面稳定O/W(1)型乳状液; 而通过吸附di-C12DMAB所形成的单分子层更加致密, 颗粒的疏水性进一步增强, 进而使乳状液从O/W(1)型转变为W/O型; 当表面活性剂浓度较高时, 由于链-链相互作用, 表面活性剂分子将在颗粒/水界面形成双层吸附, 使颗粒表面变得亲水而失去活性, 但此时体系中游离表面活性剂的浓度已增加到足以单独稳定O/W(2)型乳状液的程度. 因此当采用纳米二氧化硅和di-C12DMAB的混合物作乳化剂时, 通过增加di-C12DMAB的浓度即可诱导乳状液发生O/W(1)→W/O→O/W(2)双重相转变.     

表面活性剂对驱油聚合物界面剪切流变性质的影响

利用双锥法研究了表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对油田现场用部分水解聚丙烯酰胺(PHPAM)和疏水改性聚丙烯酰胺(HMPAM)溶液的界面剪切流变性质的影响,实验结果表明:HMPAM分子通过疏水作用形成界面网络结构,界面剪切复合模量明显高于PHPAM.SDBS和CTAB通过疏水相互作用与HMPAM分子中的疏水嵌段形成聚集体,破坏界面网络结构,剪切模量随表面活性剂浓度增大明显降低.同时,界面膜从粘性膜向弹性膜转变.低SDBS浓度时,少量SDBS分子与PHPAM形成混合吸附膜,界面膜强度略有升高;SDBS浓度较高时,界面层中PHPAM分子被顶替,吸附膜强度开始减弱.阳离子表面活性剂CTAB通过静电相互作用中和PHPAM分子的负电性,造成聚合物链的部分卷曲,从而降低界面膜强度.弛豫实验结果证实了表面活性剂破坏HMPAM网络结构的机理.     

CMC系列高分子表面活性剂的胶束形态

高分子表面活性剂分子量高 ,分子中兼具亲水和疏水链段 ,在选择性溶剂水中同小分子表面活性剂一样 ,可形成疏水链段为核心、亲水链段为外壳的胶束结构 ,但高分子量又使其表现出许多不同于低分子表面活性剂的形态特征 ,如胶束的多种形态、尺寸分布多分散性等等 ,而这些形态特征对高分子表面活性剂的界面活性、增粘、乳化等性能有决定性的影响．结构规整的嵌段或接枝共聚物在选择性溶剂中的分子聚集形态已有研究 ［１,２］,亲水亲油性的高分子表面活性剂在水溶液中由于结构复杂、水溶液中氢键作用及静电作用力等因素造成的困难 ,因而研究较少…     

Gemini型表面活性剂疏水链中肉桂酸基团的光致二聚反应

采用紫外光谱、 红外光谱和质谱研究了Gemini型表面活性剂N,N'-二对丁氧基肉桂酰胺基胱氨酸钠(SDBCC)溶液的光化学反应过程和产物, 分析了SDBCC浓度对分子疏水链中肉桂酸基团光化学反应产物分布和光致二聚产率的影响. 结果表明, 在不同浓度下, SDBCC分子疏水链中的肉桂酸基团的光化学反应过程均以光致二聚反应为主, 且为分子内光致二聚产物. 但聚集体形成前后在光照过程中肉桂酸基团的光致二聚反应产率随SDBCC浓度的变化趋势不同, 聚集体形成前光致二聚反应产率随浓度的增加而增大, 聚集体形成后光致二聚反应产率随浓度的增大而减小. 综合光化学反应过程、 拓扑条件和聚集体结构进一步分析了胶束和囊泡的存在对SDBCC分子疏水链中肉桂酸基团光致二聚反应的影响.     

Gemini型CO_2/N_2开关表面活性剂的制备及性能研究

以CO_2/N_2为开关,在CO_2的作用下连接基1,6-己二醇硫酸酯钠盐与N,N-二甲基烷基胺发生相互作用,制备出不同链长的Gemini型CO_2/N_2开关表面活性剂,鼓泡通入N_2后会使该类表面活性剂的表面活性消失,重复通入CO_2和N_24次,能可逆地控制Gemini表面活性剂表面活性的有无.测量了3种不同疏水链碳数(14,16和18)的Gemini型CO_2/N_2开关表面活性剂水溶液的表面性能,实验结果显示随着表面活性剂疏水链长的增加,临界胶束浓度(ccmc)和气液界面最大吸附量(Γmax)逐渐减小,表面活性剂在界面的单分子面积(Amin)和效率因子(pc20)值逐渐增大,表面压(πcmc)受疏水链长影响较小,表现出较高的表面活性.以CO_2和N_2为开关还可控制表面活性剂起泡性能,循环4次,对起泡能力没有影响.     

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.     

高分子与表面活性剂在水相中的相互作用

按照组分荷电属性的不同,高分子/表面活性剂体系可大致划分为三种:中性高分子/离子表面活性剂体系、带电高分子/离子表面活性剂体系、高分子/非离子表面活性剂体系。本文对这三种体系在水相中的高分子/表面活性剂相互作用研究进行综述。在大多数情况下,水相中高分子与表面活性剂共存时都能发生相互作用并形成复合物,其驱动力主要包括疏水作用、静电作用和氢键作用。根据高分子与表面活性剂的荷电情况及结构性质(如疏水链长度)的不同,上述驱动力可以单独或组合作用。此外,温度、pH值、电解质等外界因素对复合物形成过程及结构也具有不同程度的影响。     

酯基型Gemini双季铵盐表面活性剂与DNA的相互作用

在合成系列酯基型Gemini双季铵盐表面活性剂的基础上,采用紫外可见分光光度法和荧光分光光度法考察了系列表面活性剂与DNA的相互作用。酯基型Gemini双季铵表面活性剂均未使DNA的吸收峰发生红移,即两者相互作用时没有发生嵌插作用,且与DNA相互作用的猝灭属于静态猝灭。当连接基相同时,结合常数随疏水链的增长呈先增大后减小的趋势,但当疏水链长度相同时,连接基碳链长度的变化对结合常数的影响并无明显规律。     

疏水缔合聚丙烯酰胺与双子表面活性剂的相互作用

制备了一种脂肪酸酯双磺酸盐型双子表面活性剂, 利用粘度法、界面张力法和原子力显微镜研究了疏水缔合聚丙烯酰胺与双子表面活性剂在溶液中的相互作用. 实验结果表明: 疏水缔合聚丙烯酰胺在溶液中能够通过自组装形成疏水微区并发展成网络结构, 疏水微区与表面活性剂在溶液中能形成混合胶束; 当一定量的表面活性剂加入时, 对疏水缔合聚丙烯酰胺的自组装起促进作用, 而过多双子表面活性剂的加入又会对聚合物分子的自组装起抑制作用, 从而显著影响疏水缔合聚丙烯酰胺的溶液性质, 随着表面活性剂浓度的增加, 聚合物溶液粘度先增加、再降低; 同时, 疏水缔合聚丙烯酰胺对双子表面活性剂的界面性能也有较大影响, 聚合物的加入使双子表面活性剂降低油/水界面张力的能力下降, 油/水界面张力达到平衡所需时间延长.     

大离子诱导聚电解质/表面活性剂复合物的解离

采用分子动力学模拟方法研究了大离子与聚电解质/表面活性剂复合物的相互作用, 考察了大离子的电性、直径、表面电荷、浓度等对其与复合物相互作用的影响. 结果表明, 与聚电解质所带电性相同的大离子对复合物作用不明显, 只有当大离子所带电荷较多时, 才会引导少量表面活性剂从复合物中脱离. 当大离子所带电荷与聚电解质所带电荷电性相反时, 大离子的加入会诱导复合物的解离, 表面活性剂从复合物中释放出来, 甚至导致聚电解质/表面活性剂复合物的完全解离, 从而形成聚电解质/大离子复合物; 大离子所带电荷越多, 诱导作用越明显. 大离子的直径及浓度对其与复合物之间的作用也有很大的影响, 对于所带电荷数相同的大离子而言, 直径越小, 其与复合物的作用越显著, 越容易引导表面活性剂从复合物中解离, 若大离子的表面电荷密度相同, 大离子直径越小, 反而与复合物的作用越弱; 大离子浓度越高, 越易引起复合物的解离, 复合物中聚电解质链上结合的大离子数增多直至饱和, 相应的会出现电荷反转现象.     

阴离子Gemini表面活性剂在油/水界面行为的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究了磺酸盐型阴离子Gemini表面活性剂在油/水界面的吸附行为, 考察了不同长度的连接基(Spacer)对表面活性剂在界面的聚集形态及界面性质的影响. 密度分布和微观结构信息显示, Gemini表面活性剂能在油/水界面形成单层膜结构. Gemini表面活性剂能使油/水界面的厚度显著增大, 并使界面形成能降低. 当连接基为6个碳时, 此类磺酸盐型Gemini表面活性剂的界面厚度最大, 形成的界面最稳定. 连接基长度对Gemini表面活性剂单层膜周围的水分子和Na⁺的吸附结构影响不大, 但是能影响水分子的扩散行为.