不對稱雙子表面活性劑的性質研究及其應用.pdf

1、本論文分析了一系列雙子表面活性劑CmOhpNCn在不同條件下物化性質（CMC、Krafft溫度等）的變化規(guī)律并建立了CmOhpNCn的分子結構-物化性質-分子聚集形態(tài)三者之間的聯系。同時，通過研究不同溫度下CmOhpNCn/離子液體體系中表面活性劑分子的排列特征以獲得CmOhpNCn分子結構與溶液體系液晶行為的相關規(guī)律。相關的結論有助于新型雙子表面活性劑的分子構建及其應用。具體的研究內容如下：
　　1、研究了一系列雜雙子表面活性劑

2、N，N-二甲基-N-[3-烷氧基-2-羥丙基]-溴化烷基胺（CmOhpNCn，m，n=10，8；10，14；12，8；12，10；12，12；12，14；14，8和14，10）在水溶液中的物化性質。電導率測試的結果顯示Krafft溫度主要與分子中的碳原子數目有關，而CMC值則同時受到碳鏈長度、不對稱度以及分子間氫鍵作用的影響。一些偏差較大的數值可能與相對較長的烷基鏈n所導致的低溶解度有關。表面張力法的測試結果表明，雖然CmOhpNCn分

3、子的疏水作用更強，但其分子間應有的緊密排列受到了分子間氫鍵作用的影響而呈現松散排列，同時分子間弱的靜電排斥進一步加強了這種作用。
　　2、研究了不同條件下CmOhpNCn（m，n=10，8；12，8和14，8）在水溶液中的聚集形態(tài)。通過穩(wěn)態(tài)剪切、頻率掃描流變測試以及動態(tài)光散射等手段研究了CmOhpNCn溶液體系中分子結構、濃度和溫度對膠束形態(tài)的影響，并建立了它們之間的相互聯系。動態(tài)流變測試結果和冷凍透射電鏡（cryo-TEM）揭示

4、了受多種因素影響下的CmOhpNC8的聚集形態(tài)。當 m值增加時，分子強的疏水性和分子間氫鍵作用有利于長棒狀或蠕蟲狀膠束的形成。濃度對表面活性劑分子聚集形態(tài)的影響與m值類似，但濃度的增加更容易導致膠束節(jié)點的形成。通過動態(tài)光散射（DLS）測試可以發(fā)現溫度的升高會導致膠束節(jié)點的增加和分子間氫鍵作用的減弱，從而導致C14OhpNC8溶液粘度的下降。高濃度下的C14OhpNC8溶液在Krafft溫度以下也可形成膠束，但其膠束形態(tài)似乎更容易受到溫度

5、的影響。此外，在某一臨界濃度范圍內，分子間氫鍵作用和弱靜電排斥作用促使了CmOhpNC8溶液中松散網狀結構的形成。
　　3、研究了CmOhpNCn（m+n=24，m=16，14，12）在離子液體1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽（[OMIm]PF6）中的自組裝結構及溶致液晶行為。流變性能測試結果表明高濃度下的溶液體系中并不存在棒狀或是蠕蟲狀膠束。偏光顯微鏡以及小角X射線散射（SAXS）結果表明不同條件下溶液體系中存在六方相、層狀相或

6、雙連續(xù)立方相，且CmOhpNCn/[OMIm]PF6體系液晶行為的穩(wěn)定性依賴于規(guī)整的分子排列和穩(wěn)定的分子間作用力。CmOhpNCn分子不對稱度的增大會導致分子排列規(guī)整度下降，相應的偏光特性會減弱甚至消失。而溫度的升高則會破壞驅動液晶形成的分子間氫鍵等作用力，體系中的相態(tài)會隨之發(fā)生改變，由單一相態(tài)（層狀相或六方相）逐漸轉變?yōu)榛旌舷嘀敝磷優(yōu)榫坏母飨蛲匀芤骸?br>　　上述研究結論可望用于新型雙子表面活性劑分子的構建、特定性質雙子表面活性