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《中国科学院大学(中国科学院武汉物理与数学研究所)》 2017年
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利用~1H-NMR探究离子型/非离子型表面活性剂体系使用性能提高的实质及复配规律

陈晓瑛  
【摘要】:临界胶束浓度(CMC)作为表面活性剂溶液开始形成胶束,具有去污、润湿、乳化、增溶等特性的分水岭,是表面活性剂在实际应用中的重要特征参数。多种表面活性剂复配能够产生协同效应,大大降低表面活性剂的CMC值,具有更为优良的应用效果。因此,对表面活性剂复配规律的研究具有重要的价值和意义。经典的表面活性剂协同效应理论是基于"混合临界胶束浓度",也就是混合溶液中的两个组分具有一个共同的临界胶束浓度的概念进行推导的,实际上混合体系中各组分的行为并不完全一致,它们有各自的临界胶束浓度,用这个理论来分析和描述表面活性剂之间具体的相互作用是不准确的。核磁共振波谱(NMR)技术可以在不干扰体系的条件下对多元体系中的各个组分进行单独的观测,从分子或原子水平获取相关信息,对研究混合体系中组分间的相互作用具有独特的优势。本论文利用液体核磁共振(1H-NMR),测定了一系列多元表面活性剂复配体系中各组分的CMC值,从微观角度对二元表面活性剂复配体系中的协同效应进行了分析,讨论了影响协同作用的一些因素,并对更复杂的阳/非/阴三元表面活性剂复配体系进行了初步地探究,对表面活性剂的实际应用具有指导作用。结果表明:1、表面活性剂混合后发生协同效应是因为:稀溶液条件下,在一个纯的表面活性剂中加入第二种表面活性剂时,原来在界面上达到饱和吸附的第一种表面活性剂的分子浓度降低了。为了满足吸附平衡,相应的停留在溶液里自由运动的表面活性剂分子浓度也必须减少,多余的就要发生聚集,也就是形成了胶束。这样混合的结果就是使得表面活性剂在比自身CMC更低的浓度下就聚合形成了胶束。2、影响协同效应的主要因素为静电作用,具有相同类型电荷的表面活性剂复配比相应的相反类型电荷的表面活性剂复配存在更强的协同效应;空间效应也会对表面活性剂分子间的协同效应起到一定的作用,表面活性剂分子疏水尾链的长度、亲水基团的大小都会对组分间协同效应的强弱产生影响。3、当混合的阴阳离子表面活性剂比例悬殊时,阳/非/阴三元表面活性剂复配体系中优先发生阴阳离子表面活性剂分子间的相互吸引作用,而体系整体体现出与过量离子型/非离子型表面活性剂混合体系相似的性质,对非离子表面活性剂不会造成大的影响;对于分子截面积差异较大的阴阳离子表面活性剂而言,分子截面积小的组分相对于分子截面积大的组分更容易受到影响,其CMC降低更明显。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院武汉物理与数学研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ423

【参考文献】
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