表面活性劑溶液聚集轉(zhuǎn)變過(guò)程中的熱力學(xué)研究
本文選題:季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑 + 臨界膠束濃度; 參考:《聊城大學(xué)》2017年碩士論文
【摘要】:表面活性劑在日常生活與生產(chǎn)中普遍存在,廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、石油、日用洗化等領(lǐng)域。因此人們對(duì)于兩親性表面活性劑分子的可控自組裝的關(guān)注日趨密切。本論文擬應(yīng)用陰、陽(yáng)離子型表面活性劑分別與不同添加劑形成穩(wěn)定的混合體系,利用分子間的相互作用設(shè)計(jì)構(gòu)筑可溫度調(diào)控的膠束體系。主要通過(guò)電導(dǎo)、流變以及量熱等測(cè)量技術(shù),測(cè)定膠束溶液中分子聚集狀態(tài)的轉(zhuǎn)變,并得到相關(guān)的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)參數(shù)。結(jié)合核磁、電鏡、小角X散射等技術(shù),系統(tǒng)考察溫度調(diào)控下表面活性劑分子在水溶液中聚集狀態(tài)的轉(zhuǎn)變機(jī)制和規(guī)律,從分子水平揭示轉(zhuǎn)變過(guò)程中分子間的相互作用機(jī)理。這對(duì)加深表面活性劑分子自組裝領(lǐng)域中有關(guān)規(guī)律的理解具有非常重要的意義。本論文作為國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.21473084和No.21073081)的部分工作,具體工作如下:(一)單鏈季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑純?nèi)芤后w系中膠束轉(zhuǎn)變過(guò)程的熱力學(xué)研究探討了季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑(CnTAB、CnHTAB,n=12,14,16)的純?nèi)芤后w系中的聚集狀態(tài)轉(zhuǎn)變。采用電導(dǎo)法測(cè)定了以上兩系列表面活性劑在不同溫度下的第一和第二臨界膠束濃度(CMC1,CMC2),并應(yīng)用等溫滴定微量熱法測(cè)量了聚集體轉(zhuǎn)變過(guò)程中的熱量變化,得到了一系列的熱力學(xué)參數(shù)。最后利用核磁共振譜圖法得到的質(zhì)子H的化學(xué)位移,對(duì)不同濃度的水溶液中表面活性劑的頭基所處的微環(huán)境與頭基之間相互作用進(jìn)行了分析。(二)陰離子表面活性劑與離子液體形成的雙水相體系的熱力學(xué)研究探討了陰離子表面活性劑(十二烷基苯磺酸鈉,SDBS)和咪唑離子液體1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([B4mim]BF4)形成的水溶液兩相體系:上相是富表面活性劑相,下相為富離子液體相。利用目測(cè)法,繪制了1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([Bmim]BF4)、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)和水組成的三元體系在298.15 K下的三元相圖。在雙水相區(qū)域周圍選取幾個(gè)不同組成的樣品,利用等溫滴定微量熱法(ITC)測(cè)定了樣品滴定過(guò)程中體系熱量的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著樣品中水含量的增加,量熱曲線會(huì)表現(xiàn)出一個(gè)不太明顯的吸熱和放熱過(guò)程,且與三元相圖中雙水相的形成和消失的位置完全吻合,這說(shuō)明對(duì)于雙水相體系的研究,ITC是一種可行且有效的方法。(三)雙鏈季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑與非離子型表面活性劑形成的膠束體系的相行為和溫度響應(yīng)特性的研究對(duì)陽(yáng)離子型雙子表面活性劑2-羥亞丙基-1,3-雙(二甲基十四烷基氯化銨)(14-3(OH)-14(2Cl)),非離子型表面活性劑聚氧乙烯月桂醚(C12H25(OCH2CH2)10OH,Brij-30)和水組成的三元體系的相行為進(jìn)行了研究,并繪制出精確的相圖。在相圖確定的幾個(gè)不同的相位區(qū)域中,我們對(duì)具有溫度響應(yīng)性的黏彈性蠕蟲(chóng)狀膠束溶液區(qū)域進(jìn)行了研究。研究的重點(diǎn)是隨著溫度和Brij-30含量的增加溶液黏彈性的變化。我們利用流變學(xué)分析對(duì)不同溶液中的結(jié)構(gòu)變化以及影響膠束生長(zhǎng)的各種因素進(jìn)行了調(diào)查。并通過(guò)多種技術(shù)來(lái)研究系統(tǒng)中發(fā)生的相變過(guò)程,這些技術(shù)包括低溫透射電鏡,小角X射線散射和差示掃描量熱。在所得到的結(jié)果的基礎(chǔ)上,對(duì)聚集體的轉(zhuǎn)化機(jī)理進(jìn)行了分析。
[Abstract]:Surfactants are widely used in daily life and production and are widely used in the fields of medicine, oil and daily use. Therefore, people pay more attention to the controlled self-assembly of the two proactive surfactant molecules. A thermo controlled micellar system was designed by intermolecular interaction. The transformation of molecular aggregation state in micellar solution was determined mainly through measurement techniques such as conductivity, rheology and calorimetry. The related kinetic and thermodynamic parameters were obtained. The surface activity under the temperature regulation was systematically investigated by the technology of nuclear magnetic, electron microscopy and small angle X scattering. The mechanism and regularity of the aggregation state of the molecules in aqueous solution and the mechanism of intermolecular interaction in the transition process are revealed from the molecular level. This is very important for understanding the relevant rules in the field of molecular self-assembly of surfactants. This paper is a funded project of National Natural Science Fund (No.21473084 and No). .21073081) part of the work, the specific work is as follows: (1) the thermodynamic study of the micellar transformation process in the pure solution system of single chain quaternary ammonium salt cationic surfactant. The transition of the aggregation state in the pure solution system of quaternary ammonium cationic surfactant (CnTAB, CnHTAB, n=12,14,16) was investigated. The above two series of surfaces were measured by conductivity method. The first and second critical micelle concentrations (CMC1, CMC2) of the active agent at different temperatures were measured by isothermal titration microcalorimetry, and a series of thermodynamic parameters were obtained. Finally, the chemical shift of proton H obtained by NMR spectroscopy was used for the surface activity of different concentrations of aqueous solutions. The interaction between the microenvironment and the head base was analyzed. (two) the thermodynamic study of the biaqueous phase system formed by the anionic surfactant and the ionic liquid discussed the anionic surfactants (twelve alkylbenzene sulfonates, SDBS) and the imidazole ionic liquid 1- butyl -3- methyl imidazole tetrafluorborate ([B4mim]BF4) The two phase system of water solution is formed: the upper phase is the rich surface active agent phase and the lower phase is the rich ionic liquid phase. By using the visual method, the phase diagram of the three element system of 1- butyl -3- methyl imidazole tetrafluoroborate ([Bmim]BF4), twelve alkyl benzene sulfonate (SDBS) and water is drawn under 298.15 K. Several different groups are selected around the water phase region. The changes in the system heat in the sample titration were measured by the isothermal titration microcalorimetry (ITC). The results showed that with the increase of water content in the sample, the heat absorption and exothermic process showed a less obvious heat absorption and exothermic process, which coincided with the position of the formation and disappearance of the water phase in the phase diagram of the three element. The study of the aqueous two-phase system, ITC is a feasible and effective method. (three) the phase behavior and temperature response characteristics of the micellar system formed by the double chain quaternary ammonium salt cationic surfactant and the nonionic surfactants are studied on the cationic gemini surfactant 2- hydroxypropyl -1,3- double (two methyl fourteen alkyl ammonium chloride) (14-3 (OH) -) - 14 (2Cl)) the phase behavior of the non ionic surfactant polyoxyethylene lauryl ether (C12H25 (OCH2CH2) 10OH, Brij-30) and the three element system composed of water was studied and the exact phase diagram was drawn. In several different phase regions determined by the phase diagram, we have studied the area of the viscoelastic vermicular micelle solution with the temperature response. The focus of the study is on the changes in the viscoelasticity of the solution with the increase of temperature and Brij-30 content. We use rheological analysis to investigate the structural changes in different solutions and the various factors affecting the growth of micelles. And a variety of techniques are used to study the phase transition process in the system, including low temperature transmission electron microscopy, Small angle X ray scattering and differential scanning calorimetry. Based on the obtained results, the transformation mechanism of aggregates was analyzed.
【學(xué)位授予單位】:聊城大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2017
【分類號(hào)】:O647.2
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,本文編號(hào):1838235
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