烷氧甲基膽堿類表面活性劑的合成及性質(zhì)研究.pdf

1、本文通過不同的合成方法合成了兩種類型的膽堿類季銨鹽型表面活性劑——十六烷基-(2-羥乙基)-二甲基銨鹽RX和十四(烷)烷氧甲基-（2-羥乙基）-二甲基銨鹽CnOX(X=Cl，BF4，NO3;n=12，14，16)，利用電導(dǎo)率法，滴體積法，穩(wěn)態(tài)熒光法，TG&DSC，烏氏粘度計(jì)測粘度法等手段，研究了疏水鏈結(jié)構(gòu)、不同反離子、疏水鏈長三個(gè)方面對膽堿類季銨鹽型表面活性劑性質(zhì)影響。
　　碳鏈長度相等，反離子相同，疏水鏈結(jié)構(gòu)不同的十六烷基-（2

2、-羥乙基）-二甲基氯化銨(RCl)和十四烷氧甲基-（2-羥乙基）-二甲基氯化銨(C14OCl)，由于C14OCl疏水鏈引入了極性基團(tuán)-O-，使C14OCl的CMC比RCl的大，降低表面張力的能力較強(qiáng)，但降低表面張力的效率較低。不穩(wěn)定極性基團(tuán)的加入，使C14OCl的熱穩(wěn)定性較差，熔點(diǎn)較低，膠束聚集數(shù)比RCl的小。
　　反離子能調(diào)節(jié)促進(jìn)表面活性劑聚集的兩種力之間的平衡——陽離子之間的排斥力和烷基鏈間吸引力，不同的反離子對表面活性劑的性

3、質(zhì)影響不同。本文研究了三種反離子—Cl，BF4，NO3—對RX和C14OX(X=Cl，BF4，NO3)性質(zhì)的影響。反離子水力半徑越大(Cl-＜NO3-＜BF4-)，表面活性劑RX和C14OX的CMC值越小，表面活性劑越容易形成膠束，越能有效地降低表面張力。除了反離子的水力半徑影響表面活性劑的性質(zhì)外，反離子的結(jié)構(gòu)和極性也對表面活性劑的性質(zhì)有影響。NO3-的結(jié)構(gòu)和極性使C14ONO3的膠束聚集數(shù)比C14OCl和C14OBF4的都大，而RX的

4、膠束聚集數(shù)大小順序則是RCl＞RNO3＞RBF4。其次，反離子水力半徑越大，體積越大，反離子越不容易結(jié)合在膠團(tuán)表面，表面活性劑的離子化度a就越大，表面活性劑的聚集和吸附標(biāo)準(zhǔn)自由能越負(fù)（越?。鳵X和C14OX的膠束聚集和吸附標(biāo)準(zhǔn)自由能都為負(fù)值，說明RX和C14OX形成膠束和在界面吸附這兩個(gè)過程都為自發(fā)的過程，且膠束聚集標(biāo)準(zhǔn)自由能⊿G0mic的數(shù)值都比表面活性劑在界面吸附的數(shù)值大，說明RX和C14OX的吸附作用相對于膠束化作用更易發(fā)生。

5、另外，通過偏振光實(shí)驗(yàn)，我們得到了所合成的表面活性劑高濃度下的液晶形態(tài)。RX和C14OX可以形成多種液晶花紋—十字花紋、扇狀花紋、油狀花紋和花崗巖花紋等，其中ACl(A=R，C14O)的液晶紋理種類最多。而SAXS實(shí)驗(yàn)的結(jié)果驗(yàn)證了POM實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。
　　本文研究的膽堿類陽離子表面活性劑是碳鏈長度較長的CnOBF4(n=12，14，16)。隨著碳鏈的增長，CnOBF4的CMC逐漸減小，更能形成膠束，更能有效地降低表面張力，離子化度a逐

6、漸減小，⊿G0mic更負(fù)。同時(shí)，溫度越高，CnOBF4不易形成膠束，CMC越大，a越大，⊿G0mmic更負(fù)，但碳鏈的長度對CnOBF4的熱穩(wěn)定性影響較小。碳鏈長度的增長，使CnOBF4形成膠束的驅(qū)動(dòng)力有所改變，C12OBF4和C14OBF4的T⊿S0mic的值比其⊿H0mic的值大，是熵驅(qū)動(dòng)的膠束聚集過程，而C16OBF4的⊿S0mic的值比其⊿H0mic的值小，形成膠束的過程是焓驅(qū)動(dòng)的過程。另外，在較高濃度CnOBF4水溶液時(shí)，C12

7、OBF4和C14OBF4出現(xiàn)粘稠流動(dòng)性差的現(xiàn)象，但C16OBF4則在水溶液析出。通過Krafft點(diǎn)的測定得到了C16OBF4的溶解度隨溫度的變化，即30℃是C16OBF4的Krafft點(diǎn)，在此溫度以上C16OBF4才能充分發(fā)揮其表面活性。通過粘度的測量，得出C12OBF4和C14OBF4的比濃粘度隨質(zhì)量濃度的曲線圖，推測不同的質(zhì)量濃度下C12OBF4和C14OBF4會(huì)形成不同形態(tài)的聚集體。TEM和Cryo-TEM證明了C12OBF4和C