【摘要】：本文利用衣康酸單十四醇酯(C_(14))分別與二元胺(乙二胺、丁二胺、己二胺、辛二胺)反應(yīng),合成具有不同連接基長度的pH刺激響應(yīng)型C_(14)-N_m-C_(14)類雙子(Gemini-like)表面活性劑(C_(14)-N_2-C_(14)、C_(14)-N_4-C_(14)、C_(14)-N_6-C_(14)和C_(14)-N_8-C_(14)),以及通過酸堿中和制得相應(yīng)單子表面活性劑C_(14)-ONa。測量了C_(14)-N_m-C_(14)體系的Krafft點(diǎn)、表面張力、HLB值、鈣皂分散力、泡沫性能與乳化能力等物化性能;研究了連接鏈長度、pH、無機(jī)鹽對該體系的臨界膠束濃度(CMC)和表面張力的影響;并對C_(14)-N_m-C_(14)表面活性劑與C_(14)-ONa單子表面活性劑的性能作了比較,表明類雙子表面活性劑在提高表面活性方面確實(shí)比單子表面活性劑有優(yōu)勢。除此之外,還用TEM對低濃度下的C_(14)-N_m-C_(14)聚集形態(tài)進(jìn)行觀察,結(jié)合DLS測試得出的粒徑分布,確認(rèn)C_(14)-N_m-C_(14)系列類表面活性劑在低濃度條件下容易形成囊泡結(jié)構(gòu),并且囊泡的大小和形貌會受pH影響而改變,結(jié)合pH滴定法找到質(zhì)子化分布關(guān)系圖,并分析聚集體的形成機(jī)理。考察了pH和連接鏈長度對C_(14)-N_m-C_(14)流變行為的影響。穩(wěn)態(tài)流變結(jié)果表明:在原始溶液中,樣品表現(xiàn)出牛頓流體行為;滴加NaOH溶液,顯示剪切稀化行為,這是蠕蟲狀膠束存在的典型特征;當(dāng)pH值繼續(xù)增加,粘度逐漸降低,蠕蟲狀膠束破裂。動態(tài)流變結(jié)果:Cole-Cole圖進(jìn)一步證實(shí)了溶液中蠕蟲膠束的存在。循環(huán)滴加HCl溶液或NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液pH,可逆地改變流變性質(zhì),表現(xiàn)為凝膠狀和水溶液之間的狀態(tài)切換。連接鏈長度對于構(gòu)筑蠕蟲狀膠束有重要影響,在C_(14)-N_m-C_(14)體系中,C_(14)-N_4-C_(14)擁有最好的彈性和最寬的彈性范圍,而C_(14)-N_6-C_(14)擁有最寬的pH刺激響應(yīng)范圍,C_(14)-N_6-C_(14)的粘彈性行為略優(yōu)于C_(14)-N_8-C_(14)。C_(14)-N_2-C_(14)的粘彈性行為響應(yīng)是最不明顯的,并且pH適應(yīng)范圍最短。結(jié)合不同pH值下質(zhì)子化程度曲線和~1H NMR,提出了C_(14)-N_m-C_(14)的pH響應(yīng)機(jī)制,并通過DPD介觀模擬證實(shí)。pH可調(diào)控作用歸因于不同pH值下二胺與C_(14)羧基的質(zhì)子化程度不同和非共價鍵的相互作用,當(dāng)pH足夠高時,類雙子表面活性劑C_(14)-N_6-C_(14)可以變成單子表面活性劑C_(14)-ONa,溶液中的蠕蟲狀膠束的形成是“雙子”和“單子”共同作用所致,而當(dāng)類雙子表面活性劑完全轉(zhuǎn)化成單子表面活性劑,蠕蟲狀膠束被破壞。P指數(shù)理論表明不僅堿性環(huán)境,連接鏈碳原子數(shù)在蠕蟲狀膠束自組裝中也起到了重要作用。DPD模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相互吻合,揭示了在長鏈酸和短鏈胺混合體系中蠕蟲狀膠束的形成和破壞過程。
【圖文】：

242-1 不同 pH 條件下 C14-Nm-C14和 C14-ONa 的泡沫高度隨時間的變化曲(a) m = 2, (b) m = 4, (c) m = 6, (d) m = 8 和 (e) C14-ONa1 Foam height change curves of C14-Nm-C14and C14-ONa with time at differ(a) m = 2, (b) m = 4, (c) m = 6, (d) m = 8 and (e) C14-ONa2-1 表示不同 pH 下 C14-Nm-C14和 C14-ONa 泡沫高度隨時間的變L 量筒內(nèi)的泡沫體積來表征泡沫高度。C14-Nm-C14系列表面活靜置 4 min 后，高度幾乎不再變化。按照 C14與二胺摩爾比 2四種表面活性劑原溶液，起泡性很差，穩(wěn)泡性很好。當(dāng)加入幾 pH 值升高到 10.00，發(fā)現(xiàn)除了 C14-N2-C14的起泡性大幅度提高并不明顯，當(dāng)繼續(xù)提高 pH 至 12.00，發(fā)現(xiàn)這三種表面活性升，而 C14-N2-C14表面活性劑的起泡性反而下降。C14-ONa 的雙子 C14-Nm-C14系列表面活性劑。由此可知由于親水基-CO面活性劑的起泡性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于-COONH2的起泡性。pH = 10.00 條件下 C14-N4-C14、C14-N6-C14和 C14-N8-C14溶液已

27圖 2-2 不同 pH 條件下 C14-Nm-C14和 C14-ONa 的γ~lgC 曲線：(a) m = 2, (b) m = 4, (c) m = 6, (d) m = 8 和 (e) C14-ONaFig. 2-2 Relationships of γ-lgC of C14-Nm-C14andC14-ONa at different pHs(a) m = 2, (b) m = 4, (c) m = 6, (d) m = 8 and (e) C14-ONa 2-2 中可以看出，對處于原溶液中的 C14-Nm-C14類雙子系列同的疏水鏈長度下，隨著連接基團(tuán)碳鏈數(shù)目的遞增，γCMC逐-N8-C14的γCMC最大為 29.52 mN/m，但是也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于單子表 的γCMC為 31.44 mN/m，，和 C14-ONa 的原溶液相比，C14-Nm-CγCMC和 CMC。由此可以看出雙子表面活性劑的性能的確優(yōu)于是能利用靜電作用力將羧基與 bola 型二胺的胺基緊緊連在C14分子中兩根烷烴鏈間的距離縮短，疏水相互作用顯著增強(qiáng) C14-Nm-C14分子的 CMC 較 C14-ONa 明顯下降。 pH 逐漸升高，單子表面活性劑 C14-ONa 出現(xiàn)了表面張力最面活性劑 C14-Nm-C14無此現(xiàn)象發(fā)生，說明類雙子表面活性劑 C
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ423

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本文編號：2689192