分子模擬研究氟表面活性劑氣-液界面結構.pdf

1、氟表面活性劑廣泛用做含氟烯烴乳液聚合乳化劑、滅火劑的添加劑、油墨潤濕添加劑等領域，這是由于其高熱穩(wěn)定性、高化學穩(wěn)定性及碳氟鏈段既憎水又憎油性能。這些應用與氟表面活性劑在氣/液界面的吸附結構密切相關，揭示氟表面活性劑在氣液界面處的結構及其與表面活性劑單體結構之間的構效關系具有重要的意義，可以為表面活性劑的設計及合成提供理論指導及依據(jù)。
　　近年發(fā)展起來的計算機分子模擬能夠從分子層面獲得表面活性劑在氣/液界面處的相關結構信息，對傳統(tǒng)實

2、驗手段做出補充。針對目前氟表面活性劑的分子結構與其氣/液界面結構及使用性能的之間的構效關系并不清楚，本論文采用分子動力學模擬（Molecular dynamics simulation，MD）探討了親水/疏水段結構對聚氧乙烯型非離子氟表面活性劑氣/液界面結構的影響、解釋了中間連接鏈段結構對磺酸型陰離子氟表面活性劑氣/液界面結構的影響、揭示了不同親水頭基及反離子對氟表面活性劑氣/液界面結構的影響。論文主要獲得以下結論：
　?。?）對

3、于聚氧乙烯型非離子氟表面活性劑，疏水段相同時，隨親水鏈段長度增加，界面的水分子層厚度增加，疏水段在氣液界面處有序性下降。親水段相同時，疏水段較短的體系會溶解與水相中，疏水段的排列有序性隨疏水段長度增加而增加。
　?。?）全碳氟表面活性劑降低水表面張力能力強于全碳氫表面活性劑，全碳氟表面活性劑疏水段在氣/液界面有序的排列，而全碳氫表面活性劑傾向于形成無序結構。C-F鏈與水分子間的范德華作用是氟表面活性劑在其在氣/液界面排列有序性的決

4、定因素。全氟表面活性劑碳氟鏈被1到2個CH2基團替換時，氟表面活性劑在氣/液界面排列的有序性變化不大，當替換3到7個CF2基團時，其在氣/液界面處的排列逐漸趨于無序，最終與全碳氫表面活性劑排列方式相近。
　?。?）向磺酸型氟表面活性劑分子結構中引入具有親水性連接鏈段可以促進磺酸頭基的親水性，使其更好溶于水中。其中，引入含有硫醚鍵（硫元素）及全碳氫連接鏈段對磺酸基的親水性無明顯的改善作用，而向其中引入含羰基氧及含亞氨基片段的鏈段能夠

5、有效的增強磺酸基親水性。
　?。?）對于離子型表面活性劑，相同類型的離子親水頭基對其親水性有較大影響，對疏水的氟段排列影響較小。全氟辛烷磺酸中的反離子則影響其親水基周圍水層的結構，進而影響其在水相中的溶解性，而反離子對氟段在氣/液界面的排列影響甚微。
　?。?）親水頭基的離子類型對氟表面活性劑的溶解性及疏水段在氣/液界面的排列均有影響。陽離子表面活性劑溶解性最好，疏水段排列緊密但無序；陰離子表面活性劑溶解性次之，排列緊密而且