1、當(dāng)表面活性劑的濃度高于其臨界膠束濃度(critical micelle concentration,cmc)時(shí),可以在溶液中自發(fā)形成各種有序聚集體,如球狀膠束、棒狀膠束、蠕蟲(chóng)狀膠束、囊泡、層狀液晶等。這些有序結(jié)構(gòu)的形成和性質(zhì)決定了表面活性劑在工業(yè)中的諸多功用,如作為藥物載體、仿生物膜、微反應(yīng)器等。當(dāng)溶液中含有兩種或兩種以上表面活性劑時(shí),會(huì)產(chǎn)生協(xié)同作用,從而具有很多獨(dú)特性質(zhì):如低臨界聚集濃度、低界面張力、形成的聚集體種類(lèi)豐富等。這些性質(zhì)使

2、混合表面活性劑體系具有了更高的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
　　 本論文系統(tǒng)研究了離子強(qiáng)度、溫度、溶劑極性、剪切力等外界因素對(duì)混合表面活性劑體系聚集行為的影響,用基本的物理化學(xué)知識(shí)闡述了產(chǎn)生這些影響的本質(zhì)因?yàn)?希望能達(dá)到通過(guò)調(diào)控外界條件來(lái)控制表面活性劑聚集體形貌的最終目的。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　 第一章中簡(jiǎn)要介紹了與本論文密切相關(guān)的基本知識(shí)、國(guó)內(nèi)外近幾年的研究動(dòng)態(tài)及論文選題的科學(xué)意義。在第二章至第四章中,分別研究了離子強(qiáng)度、溫度和溶

3、劑極性對(duì)碳?xì)潢?陽(yáng)離子表面活性劑混合體系的影響:第二章中選取陽(yáng)離子表面活性劑十四烷基三甲基氫氧化銨(TTAOH)和陰離子表面活性劑月桂酸(LA)按摩爾比1:1復(fù)配形成的無(wú)鹽的陰/陽(yáng)離子表面活性TTAL囊泡體系,研究了小分子無(wú)機(jī)鹽NaBr對(duì)其聚集行為的影響,著重探討了極高鹽度下TTAL聚集行為的變化情況。研究主要圍繞小分子無(wú)機(jī)鹽對(duì)表面電荷的屏蔽作用展開(kāi),囊泡雙分子層上的表面電荷間的斥力是溶液中聚集體穩(wěn)定分散的來(lái)源,加入的少量NaBr電離出

4、的Na+和Br-會(huì)屏蔽表面電荷間的斥力,導(dǎo)致囊泡發(fā)生聚集。當(dāng)陰/陽(yáng)離子表面活性劑與加入NaBr的濃度接近1:1時(shí),由于表面活性劑密度比水小,聚集后的囊泡形成白色“沉淀”浮在溶液上層。當(dāng)NaBr的濃度超過(guò)TTAL的濃度時(shí),體系逐漸變?yōu)榫哂须p折射紋理的均相,鹽度越高溶液越澄清,直至達(dá)到NaBr的飽和溶解度為止。
　　 溫度是影響聚集體存在的重要因素,因此,第三章中研究了溫度對(duì)陰/陽(yáng)離子表面活性劑混合體系的影響。選取的是TTAL/Na

5、Br/H2O形成的“沉淀”/膠束兩相體系,研究其在不同溫度下的聚集行為變化。當(dāng)溫度升高到表面活性劑的鏈熔化溫度以上,處在上層“沉淀”相中密堆積的多層囊泡結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S網(wǎng)絡(luò)狀雙層結(jié)構(gòu)并分布在整個(gè)體相溶液中,形成了具有雙折射紋理的均相,并且體系的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化溫度隨含鹽量的增加而升高。相轉(zhuǎn)變的因?yàn)橹饕怯捎跍囟鹊纳咴黾恿四遗蓦p分子層間的Helfrich自由能,導(dǎo)致層與層間斥力增加,原來(lái)密堆積的雙分子層腫脹后重新閉合形成三維網(wǎng)絡(luò)狀的雙分子層結(jié)構(gòu)造

6、成的。
　　 除鹽度和溫度外,溶劑的極性也是影響表面活性劑聚集行為的重要因素。在第四章中用甘油來(lái)逐步替代“沉淀”/膠束兩相體系中的水溶劑來(lái)研究溶劑極性對(duì)此含鹽陰/陽(yáng)離子表面活性劑混合體系的影響。兩相體系是由陽(yáng)離子表面活性劑十四烷基三甲基溴化銨(TTABr)與陰離子表面活性劑月桂酸鈉(SL)按摩爾比1:1復(fù)配形成的TTAL和相同物質(zhì)量的NaBr組成。當(dāng)甘油占總?cè)軇┑臐舛雀哂?0％時(shí),會(huì)提高TTAL在混合溶劑中的cmc,降低在體相溶

7、液中形成聚集體的聚集數(shù),導(dǎo)致體系發(fā)生了由Lα單相到Lα/L1兩相最終到L1單相的一系列相變突躍。而當(dāng)甘油濃度低于40％時(shí),體系中分布在上相的密堆積的囊泡雙層發(fā)生腫脹,變成了均一的Lα單相,形成了尺寸比較小的囊泡。這是因?yàn)槿軇O性的改變會(huì)導(dǎo)致折射率發(fā)生變化,當(dāng)溶劑的折射率與溶質(zhì)折射率相匹配時(shí),體系的Van der Waals引力最小,這時(shí)斥力占主導(dǎo),引起了雙分子層的腫脹。
　　 剪切力是表面活性劑混合體系中經(jīng)常引入的外加力,也是需

8、要考慮的重要外界因素。由于陰/陽(yáng)離子表面活性劑體系中兩類(lèi)分子間的靜電作用力很強(qiáng),剪切力對(duì)其作用相對(duì)較弱。因此我們?cè)诘谖逭轮羞x取了非離子表面活性劑帶有五個(gè)乙氧基的十三烷基醇(IT5)與陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)形成的粘彈性較高的多層囊泡體系,研究不同剪切力對(duì)其結(jié)構(gòu)的影響。將此溶液置于流變儀的轉(zhuǎn)筒.轉(zhuǎn)子夾具中,施以不同速率的剪切力,溶液中的多層囊泡的外層會(huì)被剪切力脫去,形成新的單層囊泡,數(shù)量密度的增加提高了整個(gè)體系的粘彈性。當(dāng)

9、溶液被置于乳化器中被施以不同的壓力來(lái)引入剪切時(shí),體系的粘彈性完全喪失,Cryo-TEM照片顯示體系中形成了直徑較小的單層囊泡,而囊泡之間的間距相對(duì)增大,因此體系不再會(huì)因?yàn)槟遗莺湍遗葜g的密集排列相互擠壓而產(chǎn)生粘彈性。通過(guò)進(jìn)一步的擬合發(fā)現(xiàn)對(duì)乳化器施加的壓力和形成囊泡的直徑間呈線性關(guān)系。因此,可以通過(guò)調(diào)節(jié)乳化器的壓力來(lái)控制囊泡的大小。
　　 在論文的最后一章中研究了外加表面電荷和剪切力對(duì)兩性離子表面活性劑十四烷基二甲基氧化胺C14D