阳离子表面活性剂DDABDT在头发表面吸附行为的研究

论文摘要

头发是人体重要的皮肤附属组织,不仅具有一定的生理功能,而且有美化人体的重要作用。季铵盐类阳离子表面活性剂是常用的头发性能调理剂,然而其作用机制不是很清楚。本文选择阳离子表面活性剂二甲基对胺基苯甲酰胺丙基十二烷基二甲胺甲苯磺酸盐（DDABDT）作为研究对象,研究阳离子表面活性剂在头发表面的吸附行为,包括DDABDT在头发表面吸附动力学、吸附等温线,以此为基础提出阳离子表面活性剂在头发表面吸附的团聚结构。为进一步研究阳离子表面活性剂的吸附结构,考察了DDABDT吸附对头发润湿性的影响,借助原子力显微镜考察了DDABDT分子在头发表面分布及吸附膜厚度。此外,运用原子力显微镜对DDABDT吸附对头发拉伸强度的影响作初步研究。本文主要结果如下:（1）阳离子表面活性剂DDABDT在头发表面1h达到吸附平衡,吸附过程符合二级动力学。DDABDT在头发表面的吸附等温线符合Freundlich吸附模型,吸附等温线大致可划分为5个区域。在参考文献的基础上,据此认为当DDABDT平衡浓度<1/4cmc时,DDABDT分子以单体形式在头发表面吸附。随着DDABDT浓度的增加,DDABDT分子开始在固-液界面聚集并且形成吸附单层。DDATBDT平衡浓度在1/4cmc和1/2cmc之间时,DDABDT分子在头发表面主要聚集形式为吸附单层。DDABDT平衡浓度>1/2cmc,DDABDT分子以吸附单层和吸附双层混合形式在头发表面聚集。DDABDT平衡浓度>1cmc时,DDABDT分子主要聚集形式为吸附双层。（2）吸附DDABDT的头发纤维润湿性表现出与吸附等温线相应的变化。当吸附有DDABDT时,头发与水的接触角开始降低。DDABDT平衡浓度在1/4cmc和1/2cmc之间时,接触角值趋于稳定,此时头发仍表现为疏水性;DDABDT平衡浓度大于1/2cmc时,接触角值快速降低,头发润湿性由疏水性转为亲水性;DDABDT平衡浓度大于1cmc时,接触角值再次稳定,亲水性达到最大。可以认为,吸附量大时,DDABDT分子在头发表面以双层聚集;与头发表面相互吸引一层为DDABDT分子荷正电端,而远离头发表面一层也为DDABDT分子荷正电端,其间分子烷基长链以疏水作用紧密排列。（3）原子力显微镜下头发表面形貌显示,DDABDT分子沿头发鳞片边缘分布,高浓度DDABDT处理头发纤维表面DDABDT吸附膜厚度达6.42nm,接近理论计算DDABDT分子长度（27.8angstrom）的2倍。结果进一步支持了双层吸附结构的设想。（4）DDABDT吸附可减弱UVB对头发的损伤。同一光照剂量下,随着处理头发样本DDABDT浓度的增大,头发横断面杨氏模量值增大,表明头发的拉伸强度增大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 头发的形态结构与化学组成
• 1.2 阳离子表面活性剂在发用化妆品中的应用
• 1.3 表面活性剂在固液界面的吸附及研究方法
• 1.3.1 表面活性剂的吸附等温线
• 1.3.2 表面活性剂在固液界面的吸附机制
• 1.3.3 影响表面活性剂吸附的一些因素
• 1.3.4 表面活性剂吸附对固体性质的影响
• 1.3.5 研究方法
• 1.4 本课题的研究内容
• 第二章 阳离子表面活性剂DDABDT 在头发表面的吸附行为
• 2.1 引言
• 2.2 实验试剂及仪器
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 实验前期准备
• 2.3.2 头发的清洗
• 2.3.3 DDABDT 工业品的重结晶提纯
• 2.3.4 DDABDT 在头发表面上吸附量的测定
• 2.4 实验结果与讨论
• 2.4.1 DDABDT 的Krafft 点
• 2.4.2 DDABDT 的临界胶束浓度
• 2.4.3 最佳头发与溶液配比
• 2.4.4 DDABDT 吸附动力学曲线
• 2.3.5 DDABDT 在头发表面的吸附等温线
• 2.4 本章小结
• 第三章 DDABDT 对头发表面润湿性的影响
• 3.1 前言
• 3.2 实验试剂及仪器
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 实验方法
• 3.2.3.1 头发直径的测定
• 3.2.3.2 接触角的测量
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.4 本章小结
• 第四章AFM 法对DDABDT 在头发表面吸附的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料与仪器
• 4.2.1 实验试剂
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 实验方法
• 4.3 实验方法原理
• 4.3.1 原子力显微镜固体表面形貌成像原理
• 4.3.2 头发表面的吸附膜厚度和头发纤维横断面杨氏模量的测定
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 DDABDT 吸附对头发表面形貌的改变
• 4.4.2 头发表面的吸附膜厚度
• 4.4.3 DDABDT 对头发纤维横断面力学性质的改变
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 一 主要结论
• 二 存在问题和展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文