含Gemini表面活性剂混合体系性质研究—光响应性流变行为及界面吸附行为

论文摘要

本论文内容分为两部分，第一部分为“C13pPHCNa/mAzo4N混合体系的光响应性流变行为”，第二部分为“Gemini表面活性剂/醇在气/液界面协同作用”。两个部分均为含Gemini表面活性剂的混合体系，分别考察混合体系中组分间的协同作用对体系体相及界面性质的影响。摘要如下：可控流体在许多特殊领域具有重要的应用价值。蠕虫状胶束体系具有优良的粘弹性、高粘度、剪切稀化等优异的流变性能。Gemini表面活性剂独特的可设计性分子结构，是构筑蠕虫状胶束体系的理想选择之一。因此，本工作第一部分利用阴离子Gemini表面活性剂C13pPHCNa易于形成蠕虫状胶束的优势，向其中引入系列疏水链含偶氮苯基的传统阳离子表面活性剂mAzo4N，通过改变光照条件影响二者的协同作用，从而构筑光响应流体。同时，通过对不同条件下光功能基团的光谱性质以及体系稳态和动态流变性质的分析，以获得光功能基团（偶氮苯基）在表面活性剂疏水链中的位置、Gemini表面活性剂的浓度等因素对流体性能及其光响应性的影响规律。主要工作和结论如下：1.阴离子Gemini表面活性剂C13pPHCNa与阳离子传统表面活性剂mAzo4N协同作用形成混合蠕虫状胶束，使混合体系在低浓度时即为粘弹性流体。2. mAzo4N的结构影响混合蠕虫状胶束的性质。m增加，C13pPHCNa与mAzo4N之间的协同作用增强的同时使体系有效分子几何有利于形成更长的蠕虫状胶束，混合体系的粘弹性增强。3. C13pPHCNa的浓度影响混合蠕虫状胶束的性质。C13pPHCNa是混合体系中易于蠕虫状胶束的组分，该组分浓度增加，混合体系的粘弹性增强。4.紫外光照条件下，mAzo4N分子中偶氮苯基团发生光响应性异构化转变，使其与C13pPHCNa间的协同作用发生改变，从而改变混合胶束的结构（包括胶束长度、交联程度、分枝程度等），使体系的流变性质具有光响应性。5. mAzo4N的结构影响混合体系流变行为的光响应性。随着m的增加，偶氮苯基团光响应性异构化转变对组分间协同作用的影响减弱，混合体系流变行为的光响应性减弱。6. C13pPHCNa的浓度影响混合体系流变行为的光响应性。C13pPHCNa浓度的增加，组分间协同作用增强，偶氮苯基团的异构转化率减小，混合体系流变行为的光响应性减弱。表面活性剂实际应用时总是混合体系，Gemini表面活性剂亦然。醇类是最常与表面活性剂共存的物质之一。Gemini表面活性剂独特的分子结构（特别是联接链）使其自身就具有高表面活性及其它优异性能，同时也必将在很大程度上影响其与醇分子间的协同作用，从而影响二者混合体系的性质。本工作第二部分研究季铵盐型Gemini表面活性剂12-s-12（s为亚甲基的数目，s=2,3,4,5,6）与己醇混合体系在气/液界面的吸附行为。12-s-12是目前研究得最多的一类Gemini表面活性剂，其最显著的特点是柔性的疏水性联接链随着长度的不同而呈现不同的构象。因此，本部分工作重点考察了联接链长度对混合体系组分间协同作用的影响，同时也考察了己醇的浓度对协同作用的影响。主要工作和结论如下：1.12-s-12/己醇混合体系中二组分间存在协同作用，在气/液界面形成非理想混合吸附层。2.尽管己醇在混合体系体相中占绝大多数，但其在混合吸附层中仅略多于12-s-12，表明12-s-12的吸附竞争力远强于己醇。3.已醇的存在对12-s-12在溶液表面吸附有较强影响，且12-s-12联接链长度不同时已醇所带来的影响不相同。即，已醇水溶液中，s从2增加到4时，体系的吸附能力逐渐减弱，s从4增加到6时，体系的吸附能力逐渐增强。4.己醇浓度增加，12-s-12与己醇分子间协同作用增强，体系吸附能力增强。5.12-s-12/己醇混合体系吸附行为对温度不敏感。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 表面活性剂
• 1.2 普通表面活性剂蠕虫状胶束体系
• 1.2.1 阳离子表面活性剂蠕虫状胶束体系
• 1.2.2 阴离子表面活性剂蠕虫状胶束体系
• 1.2.3 阴/阳离子表面活性剂混合体系蠕虫状胶束体系
• 1.3 Gemini 表面活性剂蠕虫状胶束体系
• 1.3.1 Gemini 表面活性剂
• 1.3.2 Gemini 表面活性剂蠕虫状胶束体系
• 1.4 含功能化表面活性剂的光响应流体
• 1.4.1 光功能化表面活性剂
• 1.4.2 含光功能化表面活性剂的光响应流体
• 1.5 Gemini 表面活性剂/醇复配体系在气/液界面吸附行为
• 1.5.1 表面活性剂/醇复配体系气/液界面吸附行为研究意义
• 1.5.2 传统表面活性剂/醇复配体系
• 1.5.3 Gemini 表面活性剂/醇复配体系
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验试剂
• 2.1.1 部分合成的试剂
• 2.1.2 其它实验试剂
• 2.2 实验仪器
• 2.3 实验测定方法及技术
• 2.3.1 表面张力测定
• 2.3.2 UV-Vis 光谱测定
• 2.3.3 光激发实验
• 2.3.4 流变性质测定
• 第三章 C13pPHCNa/mAzo4N 混合体系的光响应性流变行为
• 3.1 光功能化表面活性剂的光谱性质
• 3.1.1 mAzo4N 的光谱性质
• 3.1.2 mAzo4N 在 C13pPHCNa/mAzo4N 混合体系中的光谱性质
• 3.2 C13pPHCNa/Azo4N 混合体系的光响应性流变行为
• 3.2.1 紫外光激发前体系的稳态流变
• 3.2.2 紫外光激发前体系的动态流变
• 3.2.3 光照对体系流变性质的影响
• 3.2.4 光响应的可逆性
• 3.3 光功能化表面活性剂的结构对体系流变行为光响应性的影响
• 3.3.1 紫外光激发前 mAzo4N 的结构对体系流变行为的影响
• 3.3.2 紫外光激发后 mAzo4N 的结构对体系流变行为的影响
• 3.4 C13pPHCNa 的浓度对体系流变行为光响应性的影响
• 3.4.1 紫外光激发前 C13pPHCNa 的浓度对体系流变行为的影响
• 3.4.2 紫外光激发后 C13pPHCNa 的浓度对体系流变行为的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 Gemini 表面活性剂与醇在气/液界面协同作用
• 4.1 12-s-12 与已醇在气/液界面的吸附性质
• 4.1.1 临界胶束浓度 cmc
• 4.1.2 最低表面张力γcmc
• 4.1.3 表面活性剂的最小分子占据面积 Amin
• 4.2 12-s-12 与已醇在气/液界面的的相互作用
• 4.3 各种因素对 12-s-12 与已醇在气/液界面的吸附的影响
• 4.3.1 联接链长度的影响
• 4.3.2 醇浓度的影响
• 4.3.3 温度的影响
• 4.4 本章小结
• 总结
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历