基于pH响应的表面活性剂分子自组装研究

发布时间：2017-03-29 07:08

  本文关键词：基于pH响应的表面活性剂分子自组装研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：刺激响应性材料具有其结构和性能随外界环境的变化能发生敏感调整的基本特征,尤其是粘度可控刺激响应性胶束,在油气田开发领域有着巨大的潜力。利用具有刺激响应性的表面活性剂分子或者反离子,通过分子自组装来制备结构和性能可控的刺激响应性胶束,分析刺激响应性胶束中的非共价键的改变,都具有重要的理论意义和使用价值。 利用具有pH响应性的表面活性剂油酸酰胺丙基叔胺(DOAPA)作为主剂,成功制备了一种具有pH响应性的粘弹性流体。研究了不同pH值条件下自组装结构,发现pH值在0.2与6.8左右,体系粘度均出现了大幅度增加。通过对两个pH值区域的增粘体系进行流变性测试,表明两种情况下体系均具有粘弹性特征；并利用Cole-Cole图表征,发现pH值在6.8左右,体系不符合Maxwellian模型,而pH值在0.2左右时,体系符合典型的Maxwellian模型,表明二者溶液微观结构不同,后者属于典型的蠕虫状胶束结构。通过Cryo-TEM证明,pH值在6.8左右,体系属于囊泡结构；pH值在0.2左右,体系属于蠕虫状胶束。DLS测试表明,囊泡结构的平均流体力学半径为14nm,蠕虫状胶束的平均流体力学半径为36.5nm。通过开关性试验证明,静电作用在蠕虫状胶束形成中占主要作用。通过对pH值在6.8左右体系的红外结果分析证明,氢键作用在囊泡结构形成中起主导作用。通过流变性测试,分析了氯离子含量对蠕虫状胶束形成pH范围的影响和pH值对于蠕虫状胶束流变性能的影响。 利用具有pH响应性的反离子邻苯二甲酸氢钾(PPA)与烷烃季铵盐类表面活性剂,成功制备了一种具有pH响应性的粘弹性流体,实现利用普通季铵盐表面活性剂来制备pH刺激响应粘弹性流体的目标。通过改变体系pH值,发现了随着季铵盐碳链长度的增加,体系增粘的pH值区间越大。通过滴定试验证明,PPA随着pH值的改变而发生转变,pH5.5时,PPA转变为邻苯二甲酸二钾(DPPA), pH2.5时,PPA转变为邻苯二甲酸(PA),并分析了不同状态时的作用力。通过对3种状态的PPA作为反离子的体系进行流变性流体测试,表明在PPA作为反离子时体系均具有粘弹性特征,PA作为反离子时,只有较长碳链的季铵盐体系具有粘弹性特征,DPPA作为反离子时,均不具有粘弹性特征；并利用Cole-Cole图表征,发现所形成的的粘弹性流体均符合Maxwellian模型。通过Cryo-TEM证明,DPPA作为反离子时,体系属于球状胶束结构。DLS测试表明,球状胶束的平均流体力学半径为1.33nm左右,蠕虫状胶束的平均流体力学半径为25nm左右。通过对PA作为反离子的粘弹流体,进行了温度的敏感性试验,表明体系具有温度响应性。
【关键词】：表面活性剂 自组装 蠕虫状胶束 囊泡
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O647.2
【目录】：

• 摘要3-4
• abstract4-8
• 第1章 绪论8-19
• 1.1 引言8
• 1.2 表面活性剂分子自组装理论8-10
• 1.2.1 临界胶束浓度9
• 1.2.2 临界堆积参数9-10
• 1.3 非共价键作用下的分子自组装10-15
• 1.3.1 静电作用下的分子自组装10-11
• 1.3.2 疏水作用下的分子自组装11-12
• 1.3.3 氢键作用下的分子自组装12-13
• 1.3.4 范德华力下的自组装13
• 1.3.5 π-π共轭下的自组装13-14
• 1.3.6 多种作用力协同作用下的自组装14-15
• 1.4 外界因素的导向作用15-18
• 1.4.1 pH值诱导15-16
• 1.4.2 温度响应型16
• 1.4.3 CO_2诱导16-17
• 1.4.4 光诱导17-18
• 1.5 研究内容18-19
• 第2章 油酸酰胺类表面活性剂体系自组装研究19-35
• 2.1 引言19
• 2.2 实验部分19-21
• 2.2.1 实验仪器及试剂19-20
• 2.2.2 样品制备20
• 2.2.3 样品流变性能测试20
• 2.2.4 低温电镜(Cryo-TEM)观察20
• 2.2.5 WQF-520型傅里叶红外光谱仪测试20
• 2.2.6 动态光散射测试20-21
• 2.3 结果与讨论21-34
• 2.3.1 油酸酰胺PKO溶液随pH值变化的流变行为21-22
• 2.3.2 Maxswllian模型分析22-25
• 2.3.3 囊泡结构研究25-28
• 2.3.4 蠕虫状胶束研究28-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 烷烃季铵盐类表面活性剂体系自组装研究35-55
• 3.1 引言35
• 3.2 实验部分35-37
• 3.2.1 实验仪器及试剂35-36
• 3.2.2 样品制备36
• 3.2.3 样品流变性能测试36
• 3.2.4 低温电镜(Cryo-TEM)观察36
• 3.2.5 动态光散射测试36-37
• 3.3 结果与讨论37-54
• 3.3.1 PPA随pH值变化分析37
• 3.3.2 CTAB体系和STAB体系随pH值变化的流变行为37-38
• 3.3.3 DPPA作为反离子时球状胶束研究(pH>5.5)38-41
• 3.3.4 PPA作为反离子时蠕虫状胶束研究(2.541-47
• 3.3.5 PA作为反离子时形成胶束研究(pH<2.5)47-50
• 3.3.6 温敏性质50-54
• 3.4 本章小结54-55
• 第4章 结论与建议55-57
• 4.1 结论55
• 4.2 建议55-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-62
• 读硕士学位期间发表学术论文62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 白萌;李晖;王宇;;氢键在分子自组装中的花样[J];大学化学;2006年01期

2 孟庆斌;刘克良;;肽类自组装研究进展[J];化学进展;2009年11期

3 张永民;郭赞如;张继超;冯玉军;王碧清;王九霞;;智能型蠕虫状胶束体系[J];化学进展;2011年10期

4 ;Effect of KBr on the micellar properties of CTAB[J];Chinese Science Bulletin;2000年20期

5 黄艳琴;任厚基;曹国益;欧阳浪;刘兴奋;黄维;;π-共轭体系超分子自组装[J];中国科学:化学;2013年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 许莉;芴酮衍生物分子间弱键竞争诱导二维自组装纳米结构[D];华南理工大学;2013年

  本文关键词：基于pH响应的表面活性剂分子自组装研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：273897