表面活性劑囊泡形成的機理研究.pdf

1、囊泡是由兩個雙親分子定向單層尾對尾地結(jié)合成封閉單分子雙層所構(gòu)成的外殼，和殼內(nèi)包藏的微水相構(gòu)成。一般說來，具有大極性頭基和雙柔性鏈表面活性劑可以自發(fā)形成囊泡。由于大多數(shù)表面活性劑的分子都不具有這樣的分子結(jié)構(gòu)，為了要使一般表面活性劑能夠自組裝形成囊泡，則通常采用兩種表面活性劑復(fù)配的方法，使兩個頭基結(jié)合在一起(如正、負(fù)離子頭基相互吸引等)以滿足自發(fā)形成囊泡的分子結(jié)構(gòu)要求。目前大多數(shù)有關(guān)表面活性劑囊泡性質(zhì)的研究都是采用兩種表面活性劑復(fù)配的體系，

2、并根據(jù)Israelachvili所提出的“聚集體臨界堆積常數(shù)(P)公式”和透射電鏡來研究囊泡體系的性質(zhì)。而對于囊泡形成動力學(xué)以及囊泡形成的機理還研究很少。 Gemini表面活性劑是由聯(lián)接基以共價鍵將兩個兩親分子單體聯(lián)接而成的，它代表了一類新型表面活性劑。大量的研究表明聯(lián)接基的性質(zhì)(長度、柔韌性和化學(xué)結(jié)構(gòu))最終決定了Gemini表面活性劑在水溶液中的性質(zhì)。因而在學(xué)術(shù)上以及工業(yè)上，都對它產(chǎn)生濃厚的興趣。本文所研究的Gemini表面活

3、性劑是以(CH2)s為聯(lián)接基的季銨鹽型Gemini表面活性劑。 本文利用停流裝置研究，并結(jié)合動態(tài)光散射技術(shù)和電子透射顯微鏡等方法，研究普通表面活性劑十二烷基三甲基溴化銨(DTAB)以及等烷烴鏈長的季銨鹽型Gemini表面活性劑與十二烷基硫酸鈉(SDS)復(fù)配形成囊泡的過程，探索囊泡形成過程的機理，并對單子/單子表面活性劑復(fù)配體系與單子/雙子表面活性劑復(fù)配體系進行了比較。主要分為以下三部分： 第一部分研究了SDS/DTAB(

4、十二烷基硫酸鈉/十二烷基三甲基溴化銨)復(fù)配形成囊泡的過程和囊泡破壞過程的動力學(xué)性質(zhì)，并結(jié)合動態(tài)光散射技術(shù)和電子透射顯微鏡探索囊泡形成和囊泡破壞過程的機理。動力學(xué)結(jié)果表明囊泡形成過程很長，但其活化能不是很大，這意味著囊泡形成過程的控制步驟可能是表面活性劑分子的擴散所控制。而相對于囊泡的形成，囊泡的破壞過程是十分迅速的。動態(tài)光散射技術(shù)的測量結(jié)果表明囊泡粒徑的增大過程是采用“單分散性(分散度小)→多分散性→單分散性(分散度小)”的方式。此外，

5、用電子透射顯微鏡已觀測到在囊泡的形成過程中有膠團、柔性的長棒狀聚集體和球形的囊泡。因此，綜合動力學(xué)、動態(tài)光散射技術(shù)和電子透射顯微鏡的研究結(jié)果，推測囊泡的形成過程可能包括四個階段：混合膠團→柔性的長棒狀聚集體→“非平衡囊泡”→平衡囊泡，而與其對應(yīng)的粒度分散度則呈現(xiàn)“單分散性→多分散性”的周期性變化規(guī)律。 第二部分研究了SDS/Gemini表面活性劑(SDS/12-3-12，SDS/12-6-12)復(fù)配體系的囊泡形成機理。動力學(xué)結(jié)果

6、表明囊泡形成過程是非常快，囊泡的形成更可能是采用陰、陽離子表面活性劑膠團直接融并的方式形成囊泡。動態(tài)光散射技術(shù)的測量結(jié)果表明囊泡粒徑隨時間的變化很小，其粒徑分布對于SDS/12-3-12體系是與SDS/DTAB體系類似，呈現(xiàn)出“單分散性→多分散性”的周期性變化規(guī)律，但對SDS/12-6-12體系則呈現(xiàn)出多分散性。而用電子透射顯微鏡觀測到的囊泡形狀是非球形的，且隨著聯(lián)接基長度的增加，囊泡形狀呈現(xiàn)出“水滴”型的。因此，綜合動力學(xué)、動態(tài)光散射

7、技術(shù)和電子透射顯微鏡的研究結(jié)果，推測囊泡的形成過程可能是：陰、陽離子表面活性劑膠團融并→囊泡→大囊泡和多室囊泡→較小囊泡。 第三部分將單子/單子表面活性劑復(fù)配體系與單子/雙子表面活性劑復(fù)配體系進行比較，結(jié)果表明：(1)SDS/12-3-12和SDS/12-6-12復(fù)配形成囊泡的速率比SDS/DTAB復(fù)配體系快很多，這意味著這兩類復(fù)配體系的囊泡形成機理是不相同的。此外，Gemini表面活性劑的聯(lián)接基長度對囊泡的形成速率也有影響。(