表面活性剂与聚合物相互作用以及新型阴离子Gemini表面活性剂胶束化研究

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表面活性剂与聚合物之间的相互作用研究具有重要的理论和实际意义。本论文系统研究了不同类型表面活性剂与聚合物之间的相互作用过程和机理以及阴离子Genuni表面活性剂的结构与性质之间的关系,取得了以下主要研究进展:   (1)利用多种方法研究了pH值的变化对线型和支链型聚乙烯亚胺(PEI)与表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)相互作用的影响。研究发现,在pH值较低时,PEI为强电解质,它与SDS之间的缔合表现为强烈的静电中和作用。在pH值较高时,SDS与PEI之间的静电作用减弱而疏水相互作用增强。PEI链上的带电基团被SDS完全中和时的浓度为电荷中和浓度(C1),其值随溶液pH值的增加而减小;在低pH值时,支链PEI的C1要大于线型PEI,这是因为支链PEI有更高的质子化度和电荷密度。线型和支链型PEI与SDS总作用焓的差值随pH值的升高而增加,这是二者之间结构不同造成的。提出了简单的相互作用模型来描述不同pH下表面活性剂和聚合物的聚集过程。   (2)系统研究了不同分子量的聚丙烯酸钠(NaPAA)和聚苯乙烯磺酸钠(NaPSS)分别与阳离子单链表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)和Gemini表面活性剂C12C6C12Br2的相互作用,以期深入理解聚电解质的分子量、链的柔性以及表面活性剂结构对聚合物和表面活性剂相互作用的影响。研究发现:所有的聚合物对阳离子表面活性剂都表现出很强的相互作用。与DTAB相比,C12C6C12Br2与聚合物开始作用的浓度更低,且作用力更强。由量热曲线可知,对柔性聚合物NaPAA来说,其与表面活性剂的相互作用表现出较高的吸热焓,且焓变受聚合物分子量影响较小;而对刚性聚合物NaPSS来说,其与表面活性剂的相互作用表现出较高的放热焓,且焓变受聚合物分子量影响很大。   (3)研究了pH值和离子强度的变化对SDS和聚乙烯吡啶氧化物(PVPNO)相互作用的影响。PVPNO有很高的偶极性,在水中是亲水性的非离子聚合物,但在强酸性条件下可被质子化而形成阳离子聚电解质。研究发现:SDS的临界胶束浓度(CMC)随盐浓度的增加而明显减小,但受pH值的影响很小。溶液pH值为1.5时,SDS对PVPNO的总作用焓(△Htotal)和临界聚集焓(△Hcac)要大于pH为6和8时的△Htotal和△Hcac值,而cac的值则与pH值的变化成反比关系,这表明在低pH值时表面活性剂与聚合物有更强的相互作用,溶液中有沉淀产生,且沉淀的生成浓度随盐浓度的增加而增加,这表明盐屏蔽效应抑制了SDS/PVPNO聚集体的生成。   (4)研究了结构变化对阴离子磺酸盐型Gemini表面活性剂表面活性和胶束化特征的影响。随着疏水链上碳原子数的增加,Gemini表面活性剂的CMC减小,而临界胶束浓度后的表面张力γCMC值增加,这表明疏水链长的增加与表面活性剂的吸附效率成正比,而与其吸附能力成反比。另外,短链表面活性剂在气液界面的吸附要强于在体相中的胶束化过程。联接基团中增加一个乙氧基会引起CMC和γCMC的增加,这是因为乙氧基中的氧原子增加了这些双链表面活性剂的亲水性。
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