靜電力驅(qū)動(dòng)的超兩親分子的構(gòu)筑及聚集行為研究.pdf

1、Gemini表面活性劑作為一種新型表面活性劑，與傳統(tǒng)單鏈表面活性劑相比，具有很多獨(dú)特的性質(zhì)。傳統(tǒng)Gemini表面活性劑是共價(jià)鍵連接的，其合成過(guò)程繁瑣、耗時(shí)，因此大大阻礙了其發(fā)展和應(yīng)用。目前，基于非共價(jià)相互作用如氫鍵、靜電作用、疏水作用、π–π堆積和金屬配位等構(gòu)筑的超兩親分子已經(jīng)成為人們的研究熱點(diǎn)。非共價(jià)鍵合成方法避免了復(fù)雜的化學(xué)合成和提純過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了構(gòu)筑單元的高效利用。其中，靜電作用與其他非共價(jià)鍵作用相比，具有簡(jiǎn)單、可靠、靈活等優(yōu)點(diǎn)，因

2、此靜電力驅(qū)動(dòng)的超兩親分子的構(gòu)筑及性質(zhì)研究引起了廣泛關(guān)注。
　　本文通過(guò)合理的分子設(shè)計(jì)，構(gòu)筑一類靜電力驅(qū)動(dòng)的Gemini超兩親分子。并利用各種技術(shù)手段如低溫透射電子顯微鏡(cryo-TEM)、冷凍蝕刻透射電子顯微鏡(FF-TEM)、小角X射線散射(SAXS)和流變學(xué)等，詳細(xì)考察其在水溶液中的自聚集行為及微觀結(jié)構(gòu)。此研究不僅為深入研究表面活性劑的構(gòu)效關(guān)系提供了理想的素材，也為構(gòu)筑性能超群的新型表面活性劑體系提供了一條嶄新的思路。本論文

3、主要包括以下五部分內(nèi)容。
　　第一部分介紹了表面活性劑的概念與性質(zhì)、陰/陽(yáng)離子表面活性劑混合體系的應(yīng)用與發(fā)展。詳細(xì)介紹了Gemini表面活性劑和超兩親分子的研究進(jìn)展。最后引出本文的研究?jī)?nèi)容和意義。
　　第二部分研究了癸二酸(SA)與兩性表面活性劑十四烷基二甲基氧化銨(C14DMAO)組成的無(wú)鹽表面活性劑混合體系的相行為、微觀結(jié)構(gòu)和流變性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，SA和C14DMAO在氣/液界面上的吸附及溶液中的自聚集行為都表現(xiàn)出較強(qiáng)的協(xié)

4、同作用。通過(guò)1H NMR表征證明，當(dāng)SA和C14DMAO的摩爾比為0.5時(shí)，1分子的SA與2分子的C14DMAO絡(luò)合形成了靜電力和氫鍵驅(qū)動(dòng)的Gemini超兩親分子，可以用 C14-S-C14表示。C14-S-C14超兩親分子在水溶液中表現(xiàn)出豐富的相行為，形成了雙折射的層狀相。利用FF-TEM、cryo-TEM和SAXS等對(duì)典型的層狀相樣品進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)了超支化的雙分子層結(jié)構(gòu)，這可能是由于C14-S-C14分子排列的靈活性導(dǎo)致的。超支化的

5、雙分子層結(jié)構(gòu)對(duì)表面活性劑濃度、剪切應(yīng)力和溫度等都很敏感。
　　第三部分研究了雙(2-乙基己基)磷酸(DEHPA)和Bola型二元強(qiáng)堿氫氧化六甲雙銨(HMO(OH)2)構(gòu)建的無(wú)鹽表面活性劑離子自組裝體系。DEHPA和HMO(OH)2通過(guò)酸堿中和反應(yīng)形成了離子自組裝復(fù)合物，該復(fù)合物具有良好的表面活性。對(duì)形成的復(fù)合物的相行為研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)DEHPA稍過(guò)量時(shí)，可以形成雙折射的層狀相。當(dāng)DEHPA與HMO(OH)2的摩爾比ρ=2.4時(shí)，自組裝

6、性質(zhì)受濃度影響很大，觀察到了未閉合的或閉合的泡沫或者蜂窩網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、緊密堆積的平面結(jié)構(gòu)及其它微觀結(jié)構(gòu)。在ρ=2.6和2.8時(shí)觀察到了柔韌性高的多層囊泡和支化雙分子層。層狀相的流變性質(zhì)受表面活性劑濃度的影響較大，受溫度影響較小。加入無(wú)機(jī)鹽NaCl可以誘導(dǎo)各向同性的L1相向雙折射的Lα相轉(zhuǎn)變。這是因?yàn)闊o(wú)機(jī)鹽可以壓縮離子復(fù)合物親水頭基的有效面積，從而增大臨界堆積參數(shù)p，誘導(dǎo)聚集體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。
　　第四部分研究了DEHPA/LiOH/H2O

7、、DEHPA/NaOH/H2O和DEHPA/KOH/H2O三個(gè)體系的相行為及流變性質(zhì)。與文獻(xiàn)報(bào)道的脂肪酸囊泡相比，本文中囊泡形成所需酸和堿的濃度更大，形成囊泡的pH范圍更寬。通過(guò)FF-TEM觀察發(fā)現(xiàn)，在這三個(gè)體系中都形成了密堆積的囊泡，并以單層囊泡為主。流變學(xué)測(cè)量結(jié)果表明，形成的囊泡具有很高的粘彈性，而且酸堿混合比例以及表面活性劑總濃度都對(duì)流變學(xué)性質(zhì)有重要影響。
　　第五部分以界面擴(kuò)張流變法研究了陽(yáng)離子表面活性劑十四烷基三甲基氫氧

8、化銨(TTAOH)與長(zhǎng)鏈脂肪酸(FA)復(fù)配體系在氣/液界面的吸附性能和界面粘彈性?？疾榱吮砻婊钚詣舛?、配比、溫度、脂肪酸碳鏈長(zhǎng)度和擴(kuò)張頻率等對(duì)混合表面活性劑在氣/液界面吸附性質(zhì)和界面粘彈性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，脂肪酸的加入增強(qiáng)了TTAOH的表面吸附性能，脂肪酸含量越高或其碳鏈越長(zhǎng)，TTAOH/FA體系的表面活性越高。溫度對(duì)TTAOH/FA復(fù)配體系的表面活性影響不大。TTAOH/FA體系的界面膜以彈性模量為主。TTAOH/OA復(fù)配體系的彈性