三嵌段聚合物在离子型溶剂中的胶束聚集行为

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:loveandlove
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室温离子液体,又称为结构可设计的“绿色溶剂”,主要应用于有机合成、电化学、分离萃取等领域。然而有关离子液体表面性质和聚集行为的研究远不如水体系那样完善、成熟,而上述研究对于人们更好地认识和利用离子型溶剂中表面活性剂聚集行为,拓展室温离子液体的应用和扩充表面化学领域的发展都具有重要的意义。鉴于此,本论文考察了无毒、无刺激性的聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(PEO-PPO-PEO)三嵌段共聚物在多种离子型溶剂(如硝基乙胺、二烷基取代的咪唑盐离子液体等)中的聚集行为。  论文利用表面张力法研究了嵌段聚合物P123(PEO20PPO70PEO20)和F127(PEO106PPO70PEO106)在硝基乙胺(EAN)和1-烷基-3-甲基咪唑盐离子液体([CnMim]X,n=4、6、8,X=BF4、 PF6)中的胶束聚集行为,采用动态光散射技术测定了组装形成聚集体的形貌和尺寸。结合红外光谱和核磁共振图谱技术,考察了嵌段聚合物在离子型溶剂EAN和[C4Mim][BF4]中的作用机理。研究表明:聚合物P123和F127均能在EAN和短链的1-烷基-3-甲基咪唑盐离子液体(如[C4Mim][BF4]、[C4Mim][PF6]和[C6Mim][BF4])中聚集形成胶束。离子型溶剂分子与聚合物中聚氧乙烯(EO)基团发生了较强的相互作用。溶剂分子与嵌段聚合物中不同嵌段之间的作用力存在差异,使得聚合物中发生相对区域的分隔,从而发生聚合、形成以PPO为内核,PEO为栅栏层的胶束。聚合物在不同溶剂中的表面活性不同:临界胶束浓度大小遵循H2O<EAN<[CnMim]X,降低溶剂表面张力的能力符合[CnMim]X<EAN<H2O。这反映了按照H2O、EAN、[CnMim]X次序,溶剂分子与不同嵌段之间的作用力差异逐渐减小,导致展现出的表面活性依次降低。在咪唑类离子液体中,由于PF6-的疏水性大于BF4-,导致[C4Mim][PF6]与聚合物不同嵌段之间的作用力差异小于[C4Mim][BF4]。因此聚合物在六氟磷酸盐离子液体中表现出的表面活性要小于在四氟硼酸盐离子液体中。此外,随咪唑类离子液体中碳链长度的增加,溶剂自身表面张力下降,溶剂分子与聚合物不同嵌段之间的相互作用不具有明显的差异,故聚合物P123和F127在长链的1-烷基-3-甲基咪唑盐离子液体(如[C8Mim][BF4]和[C8Mim][PF6])中没有形成胶束,而是发生自身聚集、形成了尺寸更大的聚集体。上述研究结果为人们更好地利用嵌段聚合物在离子型溶剂中的胶束聚集体提供了理论依据和支持。
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