聚乙烯型非离子Gemini表面活性剂的合成及性能研究

论文摘要

随着使用标准的提高和工艺要求的日益严格，普通的单链单头基表面活性剂，由于其自身的结构限制，已经发展到了可以应用的极限，不能满足条件日益苛刻的工农业生产需要。Gemini表面活性剂因为其独特的双亲水基双亲油基结构特点，而成为当前表面活性剂领域内的研究热点。与其相对应的“单体”——单链单头基普通表面活性剂相比，Gemini表面活性剂具有许多优良的性质，尤其是在大幅度的降低表面张力和临界胶束浓度能力方面，是普通表面活性剂所不能比拟的。本文合成了一系列聚乙烯型非离子Gemini表面活性剂HBA（EO）n（n=9，20，80），通过红外（IR）和核磁共振（NMR）等手段对所合成产物进行了表征和分析。用气泡最大压力法分别测定了HBA（EO）n（n=9，20，80）三种表面活性剂的表面张力γcmc，用表面张力法和和动态荧光光散射法分别测定了HBA-（EO）n（n=9，20，80）水溶液及其各二元复配体系的临界胶束浓度cmc。并研究了无机盐浓度和pH值对HBA（EO）80水溶液表面活性的影响。分别考察了HBA（EO）80分别与阴离子Gemini表面活性剂C11pPHCNa，以及HBA（EO）80与C11pPHCNa所对应的单链阴离子表面活性剂——月桂酸钠（SL）的两个复配体系的表面活性，以及无机盐浓度对两个复配体系表面活性的影响。使用冷冻蚀刻透射电镜（FF-TEM），负染色法透射电镜（TEM）和扫描电镜（SEM）对HBA（EO）80水溶液，以及两个复配体系的微观聚集形态进行了研究。最后还用动态旋滴法分别测定和分析了HBA（EO）n（n=9，20，80）三种表面活性剂的界面张力。实验结果表明，所合成的三种非离子Gemini表面活性剂HBA（EO）n（n=9，20，80），与所对应的单链表面活性剂相比，其cmc和γcmc值都明显降低，具有极高的表面活性，三种表面活性剂的界面张力都存在着明显的时间效应。HBA（EO）80／C11pPHCNa和HBA（EO）80／SL两个复配体系均具有较强的协同作用，复配效果较好。无机盐的加入可以使复配体系的γcmc和cmc值进一步降低，具有明显的盐效应。单一HBA（EO）80表面活性剂高于cmc浓度的水溶液中形成了球状囊泡。两个复配体系随着无机盐浓度的增加，其微观聚集形态都有从球状囊泡向大的胶束聚集体转变的现象。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 表面活性剂的结构
• 1.3 表面吸附和胶束形成
• 1.4 表面活性剂的发展趋势
• 1.5 Gemini表面活性剂发展的历史回顾
• 1.6 Gemini表面活性剂的合成
• 1.6.1 联接基团加入法
• 1.6.2 疏水碳氢链加入法
• 1.6.3 极性头基加入法
• 1.7 Gemini表面活性剂的主要性质
• 1.7.1 表面张力及临界胶束浓度（cmc）
• 1.7.2 分子聚集体及其溶液粘度特性
• 1.7.3 Gemini表面活性剂在气/液界面上的相行为
• 1.7.4 Gemini表面活性剂在固/液界面上的相行为
• 1.7.5 Gemini表面活性剂的水溶性及增溶、润湿能力
• 1.7.6 Gemini表面活性剂的其他性质
• 1.8 Gemini表面活性剂的应用
• 1.8.1 用于新材料的制备
• 1.8.2 用于乳液聚合
• 1.8.3 用于三次采油
• 1.8.4 用于治理污水和土壤
• 1.8.5 其它应用
• 1.9 课题研究的内容及意义
• 第2章 实验部分
• 2.1 药品和仪器
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 仪器设备
• n表面活性剂的合成'>2.2 HBA（EO）_n表面活性剂的合成
• 2.2.1 中间体对苯氧基双月桂醇（HBA）的合成
• n（n=9,20,80）的合成'>2.2.2 终产品HBA（EO）_n（n=9,20,80）的合成
• 2.3 表面张力的测定
• 2.3.1 实验原理
• 2.3.2 实验步骤
• 2.4 临界胶束浓度cmc的测定
• 2.4.1 表面张力法
• 2.4.2 动态荧光光散射法
• 2.5 饱和吸附量及分子在液面上的表面积
• 2.6 微观聚集形态的观测
• 2.6.1 冷冻蚀刻透射电镜法（freeze-fracture-TEM）
• 2.6.2 负染色透射电镜法（negative-staining TEM）
• 2.6.3 扫描电子显微镜法（freezing-drying SEM）
• 2.7 界面性质的测定方法
• 2.7.1 旋滴法实验原理
• 2.7.2 实验步骤
• 2.7.3 密度的测定
• 2.8 本章小结
• 第3章 结果与讨论
• n（n=9,20,80）的表征'>3.1 HBA（EO）_n（n=9,20,80）的表征
• 3.1.1 中间体对苯氧基双月桂醇（HBA）的表征
• n（n=9,20,80）的表征'>3.1.2 终产品HBA（EO）_n（n=9,20,80）的表征
• 3.2 表面性质的测定及分析
• n（n=9,20,80）的表面性质'>3.2.1 HBA（EO）_n（n=9,20,80）的表面性质
• 80的表面活性的影响'>3.2.2 无机盐浓度对HBA（EO）₈₀的表面活性的影响
• 80的表面活性的影响'>3.2.3 不同pH值对HBA（EO）₈₀的表面活性的影响
• 80的微观聚集形态'>3.3 HBA（EO）₈₀的微观聚集形态
• 3.3.1 冷冻蚀刻透射电镜图象
• 3.3.2 负染色透射电镜图象
• 80与C₁₁pPHCNa的复配'>3.4 HBA（EO）₈₀与C₁₁pPHCNa的复配
• 11pPHCNa/HBA（EO）₈₀复配体系的表面活性'>3.4.1 C₁₁pPHCNa/HBA（EO）₈₀复配体系的表面活性
• 11pPHCNa/HBA（EO）₈₀复配体系的微观聚集性质'>3.4.2 C₁₁pPHCNa/HBA（EO）₈₀复配体系的微观聚集性质
• 3.4.3 无机盐浓度对两个复配体系的表面活性的影响
• 3.4.4 无机盐浓度对复配体系的微观聚集性质的影响
• 80与月桂酸钠（SL）的复配'>3.5 HBA（EO）₈₀与月桂酸钠（SL）的复配
• 80复配体系的表面活性'>3.5.1 SL/HBA（EO）₈₀复配体系的表面活性
• 80复配体系的微观聚集性质'>3.5.2 SL/HBA（EO）₈₀复配体系的微观聚集性质
• 3.5.3 无机盐浓度对两个复配体系的表面活性的影响
• 3.5.4 无机盐浓度对复配体系的微观聚集性质的影响
• 3.6 界面性质的测定
• 3.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢