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《山东大学》 2009年
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聚氧乙烯聚氧丙烯二甲基硅氧烷的界面聚集行为

王雅婧  
【摘要】: 聚醚改性有机硅表面活性剂是一类新型的两亲分子,其疏水基硅氧链的表面活性非常高,可以显著地降低水的表面张力至约21 mN·m~(-1),是一类高效的表面活性剂。由于在水溶液和有机溶剂中都具有很高的表面活性,而且具有无毒、无皮肤刺激性、抗氧化、防紫外线、生物相容性好和无环境污染等优点,而被广泛应用于纺织、化妆品、医药等行业。随着聚醚改性硅表面活性剂新产品的不断涌现,对此类表面活性剂物化性质的研究愈来愈受到重视。 本论文主要利用表面张力、界面扩张流变法考察了温度、无机盐对聚氧乙烯聚氧丙烯二甲基硅氧烷(PSEP)在气/液界面上聚集行为的影响,比较了不同类型的碳氢表面活性剂与PSEP复配体系在气/液界面上的聚集行为。采用荧光光谱法研究了碳氢表面活性剂对PSEP在体相中聚集行为的影响。此外,我们结合拉曼光谱、高分辨电子显微镜等实验手段,研究了PSEP对碳纳米管的分散作用,即硅表面活性剂在固/液界面上的聚集行为。论文主要包括以下四部分内容: 论文的第一部分阐明了研究硅表面活性剂的重要意义,并综述了硅表面活性剂水溶液在界面上和体相中聚集行为的研究进展。 论文的第二部分采用浊点法、表面张力和界面扩张流变法等经典的实验手段研究了PSEP在气/液界面上的聚集行为,考察了温度、无机盐对其聚集行为的影响。实验结果表明,NaCl、NaBr和CaCl_2的加入不同程度地降低了PSEP溶液的浊点,而且浊点的变化量与加入无机盐的离子强度呈线性关系,说明这三种无机盐对PSEP有盐析作用。在该体系中,三种无机盐在同一离子强度下降低浊点的能力从大到小依次为:NaCl>NaBr>CaCl_2。NaCl、NaBr和CaCl_2的加入对PSEP的最低表面张力γ_(cmc)影响不大,但是对其cmc的影响较显著,其中CI~-对cmc值的影响比Br~-强。PSEP在不同介质中的胶束化均为熵驱动过程,而且水溶液中熵对PSEP胶束作用的贡献随体系温度升高而减弱;而在含有无机盐的水溶液中,熵驱动力则随温度升高而逐渐增强。扩张频率、表面活性剂浓度和无机盐对PSEP溶液的界面粘弹性都有着重要的影响。扩张频率越大,体系的扩张模量越大,所以越有利于表面活性剂形成稳定的表面膜。随PSEP浓度增大,扩张模量呈现先增大后减小的趋势。 论文的第三部分采用浊点法、表面张力法、界面扩张流变法、荧光光谱法研究了PSEP与传统碳氢表面活性剂的相互作用,并考察了复配比例对各复配体系的影响。向PSEP体系中加入SDS、DTAB或C_(12)E_8,会不同程度地提高体系的浊点,三种碳氢表面活性剂对PSEP溶液浊点的影响能力依次为:SDS>DTAB>C_(12)E_8。PSEP/SDS、PSEP/DTAB和PSEP/C_(12)E_8三种复配体系的γ_(cmc)均介于单一组分的γ_(cmc)值之间。PSEP/SDS、PSEP/DTAB的cmc值介于单一组分之间,说明PSEP/SDS、PSEP/DTAB混合体系中的两组分发生了相互作用,易于形成混合胶束,而PSEP/C_(12)E_8的cmc值大于任一单一组分的cmc值,造成这一现象的原因还要进一步研究。PSEP与三种碳氢表面活性剂的复配体系在体系中的PSEP的浓度比较低时,扩张频率对各体系的扩张模量影响较小;随PSEP浓度的增加,扩张模量对扩张频率的依赖性增强。当复配体系的摩尔比固定时,随复配体系中PSEP浓度的增加,所有体系的扩张模量都呈现出先增大后减小的趋势。荧光光谱实验的结果表明,PSEP/SDS和PSEP/C_(12)E_8两体系中形成了较为紧密的混合胶束。而PSEP/DTAB体系中形成的混合胶束较为疏松。 论文的第四部分主要通过紫外-可见吸收光谱法、高分辨电子显微镜、拉曼光谱等手段研究了PSEP对碳纳米管(CNTs)的分散性能。PSEP是一种良好的CNTs分散剂,在较低的浓度下即可将CNTs分散。但PSEP分散CNTs的能力对浓度有依赖性,随着PSEP浓度增大,分散效果先增强再减弱。由于PSEP能够产生较高的空间位阻效应,在较低浓度下就表现出可观的分散CNTs的能力。但当其浓度较高时,PSEP分子的架桥作用则容易导致CNTs的聚沉。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:O631.3

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【参考文献】
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