本文關(guān)鍵詞：含芳香陰離子的表面活性離子液體聚集行為研究

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【摘要】：作為新型綠色溶劑,離子液體近年來引起了全球?qū)W術(shù)界的廣泛重視。通過設(shè)計離子液體的結(jié)構(gòu)進而可以調(diào)控其物理和化學(xué)性質(zhì)。離子液體的疏水鏈較長時,其具有了表面活性,被稱作表面活性離子液體(surface active ionic liquids,SAILs)。將離子液體的特性與表面活性劑分子相結(jié)合,發(fā)展出了新的自聚集體系。基于此,我們設(shè)計合成了一系列含芳香陰離子的表面活性離子液體,并研究了其在水和離子液體中構(gòu)筑的不同類型的分子有序聚集體。本論文主要分為以下四個部分:第一章介紹了與本論文密切相關(guān)的基礎(chǔ)知識和近幾年國內(nèi)外在表面活性離子液體構(gòu)筑的分子有序聚集體領(lǐng)域的研究成果,提出了本論文的研究思路。第二章主要考察了不同反離子對含芳香陰離子的表面活性離子液體聚集行為的影響。設(shè)計合成了表面活性離子液體—1-十二烷基-3-甲基咪唑水楊酸鹽(C12mim Sal)和1-十二烷基-3-甲基咪唑-3-羥基-2-萘酸鹽(C12mim HNC),并研究了其在水中的自聚集行為。研究發(fā)現(xiàn)C12mim HNC比C12mim Sal具有較高的表面活性;C12mim Sal和C12mim HNC的表面活性明顯優(yōu)于相同烷基鏈長的1-十二烷基-3-甲基咪唑溴(C12mim Br)。這是因為一方面芳香陰離子的水合作用比無機陰離子弱,因而能更有效地屏蔽咪唑頭基之間的靜電斥力;另一方面芳香陰離子增強了SAILs分子的疏水性,在促進膠束聚集方面起到重要作用。當(dāng)表面活性離子液體在水溶液中的含量較高時,體系呈現(xiàn)了豐富的相行為:隨著濃度的增大,C12mim Sal分別形成了六角液晶相(H1)和立方液晶相(V2);而C12mim HNC則形成了層狀液晶相(Lα)。由密度泛函理論(density functional theory,簡寫為DFT)計算得出C12mim Sal/H2O和C12mim HNC/H2O的相互作用能(Eint)分別為-110.47和-56.11 k J·mol-1,說明C12mim Sal與溶劑分子之間存在著較強的相互作用,不利于形成膠束,因而其cmc值大于C12mim HNC。第三章考察了取代基效應(yīng)和溶劑效應(yīng)對含芳香陰離子表面活性離子液體聚集行為的影響。設(shè)計合成了1-十二烷基-3-甲基間羥基苯甲酸鹽(m-C12mim HB)和1-十二烷基-3-甲基對羥基苯甲酸鹽(p-C12mim HB),并研究了其在水和EAN中的聚集行為。由于SAILs在EAN中的溶解性較強,疏溶劑作用較弱,因而其在EAN中的cmc值較大。取代基位置的不同使得這兩種SAILs的反離子與頭基之間的相互作用比C12mim Sal要弱。通過POM、SAXS和流變的手段表征了較高濃度的C12mim HB在水和EAN中形成的六角液晶,發(fā)現(xiàn)其在水中形成H1相比在EAN中容易得多。與C12mim Sal相比,由于陰離子芳香環(huán)上取代基位置的不同,C12mim HB僅形成一個較大范圍的H1相。MWCNTs可以成功分散于SAILs-H2O體系所形成的六角液晶中。分散過程并未破壞六角液晶的結(jié)構(gòu),但是MWCNTs的填充效應(yīng)卻使H1相的晶格參數(shù)增大、表觀粘度增大。第四章研究了頭基效應(yīng)對含芳香陰離子的SAILs聚集行為的影響。本章合成了兩種含有不同頭基的表面活性離子液體:N-十二烷基-N'-甲基吡咯水楊酸鹽(C12MPSal)與N-十二烷基-N'-甲基哌啶水楊酸鹽(C12PDSal)。由于C12PDSal分子的頭基疏水性更強,空間位阻更大,其比C12MPSal具有更好的表面活性,在氣/液界面上的排列較為疏松。與C12mim Sal相比,這兩種SAILs的吡咯和哌啶類頭基與芳香陰離子之間并沒有明顯的π-π作用,因而它們的表面活性都低于C12mim Sal。當(dāng)SAILs濃度較大時,C12MPSal相繼形成了六角液晶和立方液晶,而C12PDSal則只形成了六角液晶。應(yīng)用SAXS手段研究了SAILs濃度和溫度對液晶結(jié)構(gòu)的影響,通過計算得到了一系列結(jié)構(gòu)參數(shù),發(fā)現(xiàn)SAILs濃度和溫度的增加都使液晶結(jié)構(gòu)排列得更緊密。流變測試表明,這兩種SAILs所形成六角液晶的流變性質(zhì)都符合典型的Maxwell模型。
【關(guān)鍵詞】：表面活性離子液體 芳香陰離子 聚集行為 溶致液晶 膠束
【學(xué)位授予單位】：曲阜師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O647.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 引言9-10
• 1.2 離子液體10-11
• 1.3 表面活性劑與分子有序聚集體11-12
• 1.4 表面活性離子液體參與構(gòu)筑的分子有序聚集體12-18
• 1.4.1 膠束12-14
• 1.4.2 囊泡和微乳液14-15
• 1.4.3 溶致液晶15-18
• 1.5 本論文的選題依據(jù)及研究內(nèi)容18-20
• 第二章 含芳香陰離子的咪唑類SAILs在水溶液中的聚集行為20-36
• 2.1 引言20
• 2.2 實驗部分20-22
• 2.2.1 試劑20
• 2.2.2 離子液體的合成與表征20-21
• 2.2.3 液晶相圖的繪制21
• 2.2.4 實驗方法21-22
• 2.3 結(jié)果與討論22-35
• 2.3.1 C_(12)mimSal和C_(12)mimHNC體系的膠束化22-26
• 2.3.2 C_(12)mimSal和C_(12)mimHNC體系的相行為26-28
• 2.3.3 SAILs的濃度對液晶結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響28-30
• 2.3.4 溫度對液晶結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響30-33
• 2.3.5 溶致液晶的流變學(xué)性質(zhì)研究33
• 2.3.6 溶致液晶形成的機理33-35
• 2.4 小結(jié)35-36
• 第三章 溶劑和取代基效應(yīng)對含芳香陰離子的SAILs聚集行為的影響36-56
• 3.1 引言36
• 3.2 實驗部分36-38
• 3.2.1 試劑36
• 3.2.2 離子液體的合成與表征36-37
• 3.2.3 樣品制備37
• 3.2.4 實驗方法37-38
• 3.2.5 MWCNTs的分散38
• 3.3 結(jié)果與討論38-54
• 3.3.1 SAILs在水中的膠束化行為38-42
• 3.3.2 SAILs在水溶液中的相行為42-46
• 3.3.3 SAILs在EAN中的膠束化行為46-49
• 3.3.4 SAILs在EAN中的相行為49-52
• 3.3.5 六角液晶相中多壁碳納米管的分散52-54
• 3.4 小結(jié)54-56
• 第四章 頭基效應(yīng)對含芳香陰離子的SAILs聚集行為的影響56-67
• 4.1 引言56
• 4.2 實驗部分56-57
• 4.2.1 試劑56
• 4.2.2 離子液體的合成與表征56-57
• 4.2.3 實驗方法57
• 4.3 結(jié)果與討論57-66
• 4.3.1 C_(12)MPSal和C_(12)PDSal的表面性質(zhì)57-58
• 4.3.2 C_(12)MPSal和C_(12)PDSal膠束化過程中的熱力學(xué)函數(shù)58-60
• 4.3.3 POM對C_(12)MPSal和C_(12)PDSal溶致液晶的研究60-61
• 4.3.4 SAXS對C_(12)MPSal和C_(12)PDSal溶致液晶的研究61-65
• 4.3.5 C_(12)MPSal和C_(12)PDSal溶致液晶的流變學(xué)性質(zhì)65
• 4.3.6 分子有序聚集體的形成機理65-66
• 4.4 小結(jié)66-67
• 參考文獻67-76
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果76-77
• 致謝77

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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2 M.J.Rosen;夏紀鼎;;表面活性物結(jié)構(gòu)與其性質(zhì)的關(guān)系(Ⅳ)表面或界面張力降低的效力[J];日用化學(xué)品科學(xué);1979年02期

3 H.卡拉瓦也夫;C.德米特里也夫;;迅速發(fā)展表面活性物岅的研究[J];科學(xué)通報;1959年01期

4 查全性;，

本文編號：1066170