正负离子表面活性剂复配系统囊泡的可调控性及在纳米材料制备中的应用

论文摘要

本文主要以十二烷基硫酸钠（SDS）/十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）/碱金属氯化盐水复配系统（SDS过量）为研究对象。结合DLS、TEM、SEM、AFM等技术观察和表征囊泡和以其为模板制备的中空聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）微球的粒径、分散性和形貌。主要工作分为以下三个部分：第一,盐的种类、盐的浓度和表面活性剂浓度等因素对囊泡相区的影响。结果表明,1.随着无机盐阳离子半径的增大,303.15K时囊泡相区变宽。这是因为随着无机盐阳离子半径增大,反离子结合度增强,从而缓冲了正、负离子表面活性剂静电吸引力及静电斥力,使囊泡相区变宽；343.15 K时囊泡相区变窄。这与在较高温度下,分子热运动加剧等因素导致的囊泡结构破坏有关。2.盐浓度和表面活性剂浓度对SDS/DTAB/NaCl复配系统囊泡相区的影响：（a）盐水浓度从22mmol·L-1升高到60 mmol·L-1,303.15 K时,囊泡相区呈现变宽趋势,相区向SDS含量增加的方向移动。343.15 K下,盐水浓度为44mmol·L-1更有利于囊泡生成,这与囊泡生成的最佳盐水浓度有关。（b）在一定范围内,改变表面活性剂浓度,囊泡相区宽度变化不明显。但浓度较低时,囊泡相区明显向SDS含量增大方向移动。这是因为SDS与DTAB含量差别不大时易于形成胶束或沉淀,增大SDS含量可使临界参数改变到符合囊泡形成的条件。在343.15 K时,表面活性剂总质量分数1%时接近饱和,浓度继续增加囊泡被破坏。第二,根据囊泡相区,通过TEM和DLS表征,发现可通过改变制备囊泡的条件对囊泡粒径和分散性进行调控：1.时间因素.囊泡放置一段时间后趋于平衡,放置时间进一步增长,会导致囊泡融合,分散度下降。融合的囊泡呈现高能态不稳定,放置一段时间后,结构会进一步调整向低能态转化,粒径减小。2.配比因素.对指定复配系统,随摩尔比的增大,囊泡分散性变差。可由配比改变对离子头基面积的影响导致的聚集体曲率变化来解释。3.无机盐浓度因素.粒径较小且较均一的囊泡,随无机盐浓度增大粒径减小,分散性更好。4.表面活性剂浓度因素.浓度改变对囊泡影响较小。第三,中空PMMA微球粒径和分散性调控研究。实验表明,对于在303.15 K和343.15 K时都为均相囊泡的系统,用其做模板合成PMMA时,聚合后,囊泡粒径变小,分散性更好。对于存在于303.15K而在343.15 K时不稳定的单分散性囊泡,聚合后,囊泡粒径略有增大,分散性微弱降低。DLS、TEM、SEM和AFM结果表明,单体在囊泡中聚合后并没有改变囊泡的特性和形貌。此外,也用12-3-12/AS/H2O双水相复配系统囊泡为模板制备出了PMMA,说明其他囊泡系统也可用作制备中空PMMA材料的模板。综合调控性研究结果和经济性考虑,表面活性剂总质量分数1%的SDS/DTAB/44 mmol·L-1 NaCl复配囊泡系统在2.3—2.5的配比范围,可制备出粒径较均一的中空PMMA微球,其具有较好应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 正负离子表面活性剂复配系统特点
• 1.2 正负离子表面活性剂复配囊泡形成、调控和破坏
• 1.3 囊泡的用途和表征手段
• 1.4 以正负离子表面活性剂复配囊泡为模板调控合成纳米材料
• 1.5 本研究的意义以及立论依据
• 第二章 SDS/DTAB/碱金属氯化盐复配系统囊泡区间的研究
• 2.1 实验部分
• 2.2 结果与讨论
• 2.3 结论
• 第三章 SDS/DTAB/碱金属氯化盐复配系统囊泡可调控性研究
• 3.1 实验部分
• 3.2 结果与讨论
• 3.3 结论
• 第四章 以复配系统囊泡为模板制备中空PMMA微球并对其进行调控
• 4.1 实验部分
• 4.2 结果与讨论
• 4.3 结论
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢