首页> 正文

表面活性剂与聚合物在油水和泡沫体系的加合增效机制研究

2020-12-08阅读(583)

表面活性剂与聚合物在油水和泡沫体系的加合增效机制研究

论文摘要

表面活性剂复配体系及表面活性剂与聚合物复配体系在石油工程、日用化学、医药等方面的广泛应用使其成为研究热点,研究表面活性复配增效机理及表面活性剂与聚合物间相互作用机制,对更好地指导实际应用具有非常重要的意义。但目前大多数研究集中于体相性质,对复配体系在油／水界面、气／液界面分子行为和性能的研究较少,尤其是研究手段的限制使分子水平的微观信息极其匮乏。本论文采用耗散颗粒动力学（DPD）、分子动力学（MD）等分子模拟方法,与界面张力、界面流变、泡沫稳定性等实验方法结合,从微观-介观-表观三个层次和不同角度探讨了表面活性剂复配体系在油／水界面、气／液界面加合增效作用机理,考察了表面活性剂／聚合物混合体系在油／水界面分子排布和体相聚集行为,建立了油水界面、泡沫液膜上表面活性剂的加合增效机制,指导低张力泡沫体系的分子设计,并提出表面活性剂与聚合物的相互作用机制。本文主要分为三部分。第一部分（第三章）运用分子模拟方法考察了十二烷基磺基甜菜碱（DSB）、烷醇酰胺（6501）、α-烯烃磺酸钠（DAOS）、单硬脂酸甘油酯（GMS）等表面活性剂在油水界面的分子行为和性能；并首次以单头单尾表面活性剂为模板,通过改变各分子基团片段间的相互作用参数系统地分析了表面活性剂结构对油／水界面张力的影响；率先利用分子力场方法,通过考察温度对表面活性剂分子基团片段不同基团间χ的影响,来研究温度对表面活性剂行为和性能的影响；采用DPD、MD分子模拟方法研究了盐度对表面活性剂性能的影响；综合前述研究结果,提出了耐温抗盐表面活性剂的分子设计方案。第二部分（包括第四章和第五章）采用分子模拟与实验相结合,研究了DAOS／6501、DSB／6501和GMS／PEG-100复配体系在油／水界面和泡沫液膜上的分子行为。DPD研究结果表明,非离子表面活性剂以分子簇形式插入到阴离子或两性离子表面活性剂所形成的界面层孔隙中,界面密度和界面效率同时提高,在油水界面协同吸附产生增效作用；MD研究表明,非离子表面活性剂和离子型表面活性剂由于极性基亲水性的强弱差异在界面层内错层吸附,增大界面分子密度,因此油水界面复配协同效应得到加强,同时亲水性不同的表面活性剂在泡沫液膜上气液界面的错层排布,使极性基结合的水分子被层层锁住,极大地增强泡沫稳定性；前述研究表明,利用表面活性剂复配是同时增强油／水界面、泡沫活性的快速有效途径；研究还表明,在含有阴离子或两性离子表面活性剂的复配体系中,无机盐离子增强其界面吸附趋势,对复配体系的界面协同作用起到至关重要的作用。第三部分（第六章和第七章）利用表观黏度、界面流变和透射电镜技术,结合分子模拟手段研究了聚丙烯酸Carbopol Ultrez 10 （PAA）、丙烯酸酯／C10～30烷基丙烯酸酯共聚物（Pemulen TR-1）两种pH敏感聚合物的性质,考察了不同pH下聚合物的体相黏度,通过分子模拟描述了各pH条件下聚合物链的分子内和分子间聚集状态,研究了分子结构和环境条件对聚合物体相聚集行为和水溶液粘度的影响；研究了疏水改性聚合物TR-1与非离子表面活性剂PEG-100的相互作用,研究结果表明疏水作用是驱动表面活性剂／聚合物复合物在体相中共聚集的驱动力；TR-1分子含有疏水部和亲水基团,因此可吸附于油／水界面层,但PEG-100浓度足够大的情况下,将取代TR-1占据界面层。本文采用实验与模拟相结合的研究路线,在研究表面活性剂和聚合物分子构效关系的基础上,对表面活性剂复配体系及表面活性剂与聚合物混合体系的分子行为和性能进行了系统的理论研究,提出了表面活性剂在油水界面和泡沫液膜上的加合增效作用机制,并探索了表面活性剂与聚合物在体相和界面上的相互作用机制,对利用表面化学剂间及与聚合物的相互作用优化性能提供重要的理论指导,既具有理论意义,又有实用价值。本论文的主要创新点：1、首次利用DPD分子模拟方法,以单头单尾表面活性剂为模板,通过系统改变各分子基团片段间的相互作用参数分析表面活性剂结构对油／水界面张力的影响,建立表面活性剂的构效关系；2、首次利用分子力场方法,通过考察温度对表面活性剂分子基团片段不同基团间χ的影响,来研究温度对表面活性剂行为和性能的影响,指导耐温性表面活性剂的分子设计；3、首次结合分子动力学和耗散颗粒动力学分子模拟方法,探讨表面活性剂在油水界面的协同吸附规律,提出混合表面活性剂加合增效机制；4、采用分子动力学模拟方法,探索了无机盐离子对表面活性剂界面吸附行为的影响,指出盐度对复配体系界面协同作用的至关重要的作用和对体系性能的调制机制；5、运用介观模拟手段得出TR-1、PAA及TR-1+PEG-100混合体系中聚合物链间及聚合物与表面活性剂间的共聚集行为特征,结合实验手段,揭示表面活性剂与聚合物间的相互作用机理。

论文目录

  • 中文摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 表面活性剂间相互作用
  • 1.2 表面活性剂混合体系研究方法
  • 1.2.1 分子模拟方法
  • 1.2.2 表面活性剂油水体系的分子模拟方法
  • 1.2.3 表面活性剂泡沫体系的分子模拟方法
  • 1.3 聚合物与表面活性剂间相互作用
  • 1.4 聚合物与表面活性剂间相互作用研究方法
  • 1.5 本论文的立题思想、研究内容与意义
  • 参考文献
  • 第二章 实验模拟方法简介
  • 2.1 分子动力学模拟
  • 2.1.1 模型建立和模拟细节
  • 2.1.2 模拟结果分析
  • 2.2 耗散颗粒动力学模拟
  • 2.3 选用的分子模拟软件
  • 2.4 实验方法
  • 2.4.1 实验试剂
  • 2.4.2 界面流变
  • 2.4.3 界面张力
  • 2.4.4 泡沫稳定性
  • 参考文献
  • 第三章 表面活性剂结构及温度盐度对油水界面分子行为的影响
  • ij对表面活性剂分子行为的影响'>3.1 相互作用参数αij对表面活性剂分子行为的影响
  • WO对表面活性剂界面行为的影响'>3.1.1 αWO对表面活性剂界面行为的影响
  • WH对表面活性剂界面行为的影响'>3.1.2 αWH对表面活性剂界面行为的影响
  • WT对表面活性剂界面行为影响'>3.1.3 αWT对表面活性剂界面行为影响
  • OH对表面活性剂界面行为影响'>3.1.4 αOH对表面活性剂界面行为影响
  • OT对表面活性剂界面行为影响'>3.1.5 αOT对表面活性剂界面行为影响
  • HT对表面活性剂界面行为影响'>3.1.6 αHT对表面活性剂界面行为影响
  • HH对表面活性剂界面行为影响'>3.1.7 αHH对表面活性剂界面行为影响
  • 3.1.8 不同α对表面活性剂界面行为的影响程度分析
  • 3.2 温度对不同基团间χ的影响
  • WO随温度的变化曲线'>3.2.1 χWO随温度的变化曲线
  • WH随温度的变化曲线'>3.2.2 χWH随温度的变化曲线
  • WT随温度的变化曲线'>3.2.3 χWT随温度的变化曲线
  • OH随温度的变化曲线'>3.2.4 χOH随温度的变化曲线
  • OT随温度的变化曲线'>3.2.5 χOT随温度的变化曲线
  • 3.2.6 不同温度条件下各参数对界面张力的综合影响
  • 3.3 表面活性剂抗盐性研究
  • 3.3.1 无机盐对阴离子表面活性剂的影响
  • 3.3.2 无机盐对非离子表面活性剂的影响
  • 3.3.3 无机盐对两性表面活性剂的影响
  • 3.3.4 影响表面活性剂抗盐性的其他因素
  • 参考文献
  • 第四章 油水界面表面活性剂间的加合增效作用机制研究
  • 4.1 单一表面活性剂的界面行为
  • 4.2 阴/非表面活性剂在油水界面的协同吸附和复配增效
  • 4.3 两性表面活性剂与非离子表面活性剂在油水界面的协同吸附和复配增效
  • 4.4 非离子表面活性剂间的相互作用
  • 4.4.1 单硬脂酸甘油酯和PEG-100硬脂酸盐性质研究
  • 4.4.2 单硬脂酸甘油酯和PEG-100硬脂酸盐复配体系
  • 参考文献
  • 第五章 基于表面活性剂加合增效作用的低张力泡沫体系的设计与性能研究
  • 5.1 水基泡沫的稳定机理
  • 5.2 油水界面活性与泡沫稳定性的影响因素对比
  • 5.2.1 无机盐离子对泡沫体系的影响
  • 5.2.2 泡沫分子的界面排布状态
  • 5.3 阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂的复配体系
  • 5.4 两性表面活性剂与非离子表面活性剂的复配体系
  • 5.5 两性表面活性剂与阴离子表面活性剂的复配体系
  • 参考文献
  • 第六章 聚合物TR-1和Carbopol Ultrez 10水溶液性质研究
  • 6.1 pH对PAA和TR-1性质的影响
  • 6.2 无机盐对PAA和TR-1性质的影响
  • 参考文献
  • 第七章 TR-1与PEG-100间相互作用
  • 7.1 不调pH值时TR-1与PEG-100间的相互作用
  • 7.2 pH=6.5时TR-1与PEG-100间的相互作用
  • 参考文献
  • 攻读硕士期间的研究成果
  • 致谢
  • 学位论文评阅及答辩情况表

    • 相关论文文献

    • [1].表面活性剂与皮肤相互作用的理论及实践（待续）[J]. 日用化学品科学 2019(12)
    • [2].表面活性剂与皮肤相互作用的理论及实践（续完）[J]. 日用化学品科学 2020(01)
    • [3].N-酰基苯丙氨酸钠表面活性剂的合成和性能研究[J]. 应用化工 2020(03)
    • [4].阴-非离子表面活性剂对稠油乳化的影响[J]. 辽宁石油化工大学学报 2020(02)
    • [5].2020年表面活性剂高端应用技术研讨会将于5月在杭州举办[J]. 精细化工 2020(05)
    • [6].表面活性剂对洁面泡沫的泡沫效果影响[J]. 广东化工 2020(07)
    • [7].《表面活性剂化学》课程教学改革探索与实践[J]. 香料香精化妆品 2020(02)
    • [8].年产30000吨表面活性剂及副产品1500吨工业氯化钠搬迁入园项目[J]. 乙醛醋酸化工 2020(05)
    • [9].赞宇科技100万t表面活性剂项目即将开工[J]. 日用化学品科学 2020(06)
    • [10].2020年表面活性剂行业基础培训班[J]. 精细化工 2020(08)
    • [11].新型洗衣凝珠用非离子表面活性剂[J]. 中国洗涤用品工业 2020(08)
    • [12].全浓度范围下醇类表面活性剂对气泡聚并影响的实验研究[J]. 化工学报 2020(09)
    • [13].农药行业中有应用前景的糖基类表面活性剂[J]. 世界农药 2020(08)
    • [14].表面活性剂类型对纳米乳液性质及稳定性的影响(续完)[J]. 日用化学品科学 2020(09)
    • [15].硅类表面活性剂对聚氨酯硬泡性能的影响[J]. 工程塑料应用 2020(10)
    • [16].表面活性剂产品在纺织工业中的各类应用[J]. 网印工业 2020(10)
    • [17].新型氟硅表面活性剂制备与性能的研究进展[J]. 广东化工 2020(20)
    • [18].氨基酸表面活性剂的合成、性质及工业应用(续完)[J]. 日用化学品科学 2018(12)
    • [19].表面活性剂研究进展及其应用现状[J]. 石油化工技术与经济 2018(04)
    • [20].其他类型表面活性剂在制革工业中的应用[J]. 日用化学品科学 2019(04)
    • [21].表面活性剂废水对环境的危害及其处理技术[J]. 四川化工 2019(03)
    • [22].表面活性剂与皮肤相互作用的理论及实践(待续)[J]. 日用化学品科学 2019(09)
    • [23].美容产品的需求增长推动了亚太地区表面活性剂市场发展[J]. 中国洗涤用品工业 2017(12)
    • [24].2018中国氨基酸型表面活性剂高峰论坛[J]. 中国洗涤用品工业 2018(06)
    • [25].表面活性剂在农药中的应用[J]. 农业开发与装备 2018(06)
    • [26].氨基酸表面活性剂的合成、性质及工业应用(待续)[J]. 日用化学品科学 2018(09)
    • [27].氨基酸表面活性剂的合成、性质及工业应用(待续)[J]. 日用化学品科学 2018(11)
    • [28].表面活性剂分子设计(续完)[J]. 日用化学品科学 2016(10)
    • [29].新型抗菌剂氨基酸型表面活性剂的研究进展(待续)[J]. 日用化学品科学 2016(11)
    • [30].烷基糖苷与其他类型表面活性剂的相互作用[J]. 山东大学学报(理学版) 2017(01)

    标签：;  ;  ;  ;  ;  ;  

    表面活性剂与聚合物在油水和泡沫体系的加合增效机制研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5