光致变反离子对胆碱类表面活性剂性质的影响

发布时间：2017-08-22 06:08

  本文关键词：光致变反离子对胆碱类表面活性剂性质的影响

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【摘要】：随着阳离子表面活性剂用途的日益扩大,重要性越来越明显,对阳离子表面活性剂的研究也就越来越深入。其中,季铵盐表面活性剂的生产成本较低,性能相对优越,成为了研究最多的一类阳离子表面活性剂。在季铵盐表面活性剂分子中引入功能化羟乙基基团,能显著提高分子的水溶性、复配性、可设计性等性能,不仅能拓宽阳离子表面活性剂的种类,还能为新型物质的制备提供潜在的可能。本课题以氯化胆碱的结构为模型,新型季铵化剂N,N-二甲基乙醇胺和卤代烷为原材料,通过季铵化反应合成了一系列卤代胆碱类表面活性剂:癸烷基羟乙基二甲基溴化铵(C10HDAB)、十二烷基羟乙基二甲基溴化铵(C12HDAB)、十四烷基羟乙基二甲基溴化铵(C14HDAB)。首先测定了表面活性剂水溶液的性质,计算了相关性能参数,并探讨了烷基链链长对各项参数的影响。进一步利用光谱法、表面张力法研究了胆碱类表面活性剂与甲基橙间的相互作用,初阶探索了作用机理。将表面活性剂溶液与甲基橙溶液混合,通过沉淀反应对阴离子进行替换,将偶氮苯基团引入到了表面活性剂的分子结构中,形成的沉淀复合物可视为低温难溶的阳离子表面活性剂。通过热分析、电导率、表面张力等测试方法系统地研究了沉淀复合物的热稳定性、Krafft点、60℃条件下的表面活性。实验表明随同系物所含碳原子数的增加,Krafft点温度依次增高,依次为40℃、45℃、52℃。60℃条件下,随碳原子数的增加,临界胶束浓度(CMC)、最低表面张力值(γCMC)与最小分子截面积(Amin)值依次减小,而饱和吸附量(Γmax)依次增大。以其中一种沉淀复合物为研究对象,进行了相渗透实验与热分析:相渗透试验中,环境温度为40℃时,固液两相的接触边缘处产生了类似髓鞘质(Myelins)的结构,形成时的温度与差示扫描量热法(DSC)所测的Krafft点温度相吻合。最后通过离子交换反应,在C14HDAB分子结构中引入了反式肉桂酸根离子,合成了一种新型的光敏型表面活性剂:十四烷基羟乙基二甲基肉桂酸铵(C14HDACin)。C14HDACin的水溶液在低浓度时表现出很好的粘弹性与纺丝性,此时溶液中形成了大量的蠕虫状胶束。反离子反式肉桂酸根(tran-Cin-)具有光学活性,在紫外光的照射下可发生从反式到顺式的异构化反应,几何结构不同的异构体间的疏水性也不相同,与阳离子胶束的结合程度也大不同,溶液性质会发生改变。流变性能测试观测到了光诱导下表面活性剂水溶液由粘弹性流体向牛顿型流体的转变,冷冻断裂透射电镜(Cryo-TEM)观察到了相应的分子聚集体形态的变化,即从蠕虫状胶束向球状胶束的转变。本论文系统地研究了光敏表面活性剂水溶液在紫外光照射前后流变性能及微观结构的变化,为今后光敏型表面活性剂的研究及实际应用提供一定的实验数据和理论依据。
【关键词】：胆碱 甲基橙 光敏 蠕虫状 异构化
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O647.2
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 表面活性剂、胶束的结构与性质10-11
• 1.1.1 表面活性剂概述10
• 1.1.2 胶束的结构与性质10-11
• 1.2 胆碱类阳离子表面活性剂11-13
• 1.2.1 季铵盐表面活性剂及应用11-12
• 1.2.2 反离子对阳离子表面活性剂的影响12
• 1.2.3 胆碱类阳离子表面活性剂12-13
• 1.3 表面活性剂与染料的相互作用13-15
• 1.3.1 表面活性剂与染料的相互作用13-14
• 1.3.2 国内外研究现状14-15
• 1.4 光敏型表面活性剂的研究15-16
• 1.4.1 光敏型表面活性剂15
• 1.4.2 光敏型表面活性剂的研究进展15-16
• 1.5 双水相的简要介绍16-17
• 1.6 本文的研究目的及研究内容17-19
• 第二章 胆碱类表面活性剂水溶液的性质研究19-31
• 2.1 实验部分19-22
• 2.1.1 实验仪器和试剂19-20
• 2.1.2 产品的合成20-21
• 2.1.3 实验方法21-22
• 2.2 结果与讨论22-29
• 2.2.1 样品的表征22-23
• 2.2.2 表面张力的测定23-26
• 2.2.3 电导率的测定26-28
• 2.2.4 稳态荧光猝灭法测胶束聚集数N28-29
• 2.3 本章小结29-31
• 第三章 胆碱类表面活性剂与甲基橙的相互作用31-47
• 3.1 实验部分31-33
• 3.1.1 实验仪器和试剂31-32
• 3.1.2 胆碱类表面活性剂-甲基橙复合物(S-MO)的合成32
• 3.1.3 实验方法32-33
• 3.2 结果与讨论33-46
• 3.2.1 紫外-可见吸收光谱分析33-37
• 3.2.2 甲基橙对表面活性剂表面张力的影响37-39
• 3.2.3 表面活性剂与甲基橙形成的复合物（Cn HDA-MO）的表征39-41
• 3.2.4 产物的热分析41-42
• 3.2.5 电导法测Krafft点42-43
• 3.2.6 相渗透实验及DSC法测Krafft点43-45
• 3.2.7 表面张力的测定45-46
• 3.3 本章小结46-47
• 第四章 含光敏肉桂酸根反离子的胆碱类表面活性剂的性能研究47-63
• 4.1 实验部分47-51
• 4.1.1 实验仪器和试剂47-48
• 4.1.2 产品的合成48-49
• 4.1.3 实验方法49-51
• 4.2 结果与讨论51-61
• 4.2.1 表面张力、CMC、反离子结合度51-53
• 4.2.2 溶液的相行为53-54
• 4.2.3 紫外照射时间对C_(14)HDACin异构化程度的影响54-57
• 4.2.4 C_(14)HDACin溶液的流变特性57-60
• 4.2.5 低温透射电镜60-61
• 4.3 本章小结61-63
• 第五章 结论与展望63-65
• 参考文献65-71
• 附录71-73
• 致谢73-75
• 攻读学位期间的科研成果75-77

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