表面活性剂复配系统双水相研究

论文摘要

合成6个不同碳链长度和不同亲水头基的烷基季铵盐阳离子表面活性剂,分别是:N-十二烷基-N-（2-羟乙基）-N,N-二甲基溴化铵、N-十二烷基-N,N-二（2-羟乙基）-N-甲基溴化铵、N-十四烷基-N-（2-羟乙基）-N,N-二甲基溴化铵、N-十四烷基-N,N-二（2-羟乙基）-N-甲基溴化铵、N-十六烷基-N-（2-羟乙基）-N,N-二甲基溴化铵和N-十六烷基-N,N-二（2-羟乙基）-N-甲基溴化铵,并通过红外光谱（IR）、核磁共振波谱（NMR）、元素分析（EA）等进行结构表征。以这些阳离子表面活性剂以及N-十二烷基-N,N,N-三甲基溴化铵（DTAB）、N-十六烷基-N,N,N-三甲基溴化铵（CTAB）和阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）的复配系统为研究对象,通过绘制阴阳离子表面活性剂复配系统的三元相图,探索了阴阳离子表面活性剂复配系统的相行为,考察了阳离子表面活性剂碳链长度、亲水头基和添加无机盐对双水相区的影响。同时研究了N-十二烷基-N-（2-羟乙基）-N,N-二甲基溴化铵和N-十二烷基-N,N-二（2-羟乙基）-N-甲基溴化铵与十二烷基硫酸钠复配系统双水相的相倒置现象,主要考察温度和表面活性剂总浓度对双水相相倒置的影响。通过绘制阴阳离子表面活性剂复配系统的三元相图,主要对复配系统双水相进行了研究,考察了阳离子表面活性剂碳链长度和亲水头基对双水相区的影响。研究表明随着阳离子表面活性剂碳链长度的增长或增加亲水头基,阳离子表面活性剂的临界胶束浓度减小,更易形成胶团,使得形成双水相需要更多的阳离子表面活性剂参与,富含阳离子表面活性剂的双水相区位置向阳离子表面活性剂含量增大的方向移动。富含阴离子表面活性剂的双水相区,阳离子表面活性剂的变化对之影响较小,其位置几乎没有变化。通过研究一系列无机盐对阴阳离子表面活性剂的双水相的影响,发现无机盐的阴离子对阳离子双水相区产生较大影响。由于随着无机盐提供的反离子半径的增大,缓冲了阴阳离子表面活性剂之间的静电引力及静电斥力,使双水相的相区宽度增加;同时离子自由运动程度减小,离子容易被吸附,从而也要求与之平衡的表面活性剂有序组合体中的阳离子表面活性剂含量增加,使得双水相区的位置向阳离子表面活性剂含量增大的方向移动。通过对N-十二烷基-N-（2-羟乙基）-N,N-二甲基溴化铵、N-十二烷基-N,N-二（2-羟乙基）-N-甲基溴化铵与十二烷基硫酸钠复配系统双水相的相倒置现象的初步研究,考察温度和表面活性剂总浓度对相倒置的影响。温度升高,表面活性剂的胶束状态会发生变化,由致密的大聚集态变化为小的胶束,使得双水相中的表面活性剂富集相中的结构变得疏松,密度减小,发生相倒置现象。表面活性剂总浓度增大,使得表面活性剂胶束状态变化的影响更大,发生相倒置现象的温度降低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 表面活性剂复配系统
• 1.2.1 表面活性剂同系物混合物
• 1.2.2 表面活性剂与无机电解质、极性有机物混合系统
• 1.2.3 非离子表面活性剂与离子表面活性剂的复配系统
• 1.2.4 阴阳离子表面活性剂复配系统
• 1.2.4.1 表（界）面性质
• 1.2.4.2 水溶液中的微观结构
• 1.3 双水相的研究概况
• 1.3.1 双水相简介
• 1.3.2 聚合物双水相
• 1.3.3 非离子表面活性剂混合系统双水相
• 1.3.4 阴阳离子表面活性剂混合系统双水相
• 1.3.4.1 相行为及相关性质研究
• 1.3.4.2 双水相萃取应用的研究
• 1.4 本论文的工作
• 第二章 阳离子表面活性剂的合成
• 2.1 实验设计
• 2.2 主要试剂与仪器
• 2.2.1 主要试剂
• 2.2.2 主要仪器
• 2.3 实验操作及表征
• 2.3.1 N-十二烷基-N-（2-羟乙基）-N,N-二甲基溴化铵（DHDAB）的合成
• 2.3.2 N-十二烷基-N,N-二（2-羟乙基）-N-甲基溴化铵（DDHAB）的合成
• 2.3.3 N-十四烷基-N-（2-羟乙基）-N,N-二甲基溴化铵（THDAB）的合成
• 2.3.4 N-十四烷基-N,N-二（2-羟乙基）-N-甲基溴化铵（TDHAB）的合成
• 2.3.5 N-十六烷基-N-（2-羟乙基）-N,N-二甲基溴化铵（CHDAB）的合成
• 2.3.6 N-十六烷基-N,N-二（2-羟乙基）-N-甲基溴化铵（CDHAB）的合成
• 2.4 等温滴定微量热法（ITC）测定CMC
• 2.5 本章小结
• 第三章 阴阳离子表面活性剂复配系统双水相相行为的研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 试剂
• 3.1.2 相图绘制
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 相图及其性质
• 3.2.2 分相时间
• 3.2.3 碳链长度对双水相区的影响
• 3.2.4 亲水头基对双水相区的影响
• 3.2.5 无机盐对双水相区的影响
• 3.2.5.1 实验部分
• 3.2.5.2 含盐系统的相图
• 3.2.5.3 无机盐对相区位置的影响
• 3.2.5.4 无机盐对相区宽度的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 温度对阴阳离子表面活性剂双水相系统的影响
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 试剂与仪器
• 4.1.2 制备双水相
• 4.1.3 双水相倒置实验
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 温度对双水相区的影响
• 4.2.2 温度对双水相上下相位置的影响
• 4.2.2.1 紫外-可见吸收观测相倒置现象
• 4.2.2.2 表面活性剂总浓度与相倒置现象
• 4.3 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢