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烷基芳基磺酸盐形成分子有序组合体热力学研究

李钟  
【摘要】: 本文以苯及其同系物,脂肪酰氯和α-溴代烷等为主要原料,精细合成了一系列结构明确、纯度较高的烷基芳基磺酸盐,代号分别为:ФC14-5S、MФC14-5S、EФC14-5S、DMФC14-5S、DMФC12-5S、DMФC16-5S、DMФC14-3S和DMФC14-7S。用两相滴定法测定其有效活性物含量均大于96.0%。 利用表面张力法、碘光谱法、水増溶法、拟三元相图法和Winsor相态图法研究了这些表面活性剂在不同条件下形成的分子有序组合体(胶束、反胶束和微乳液)的性质,并考察了分子结构、温度、溶剂以及各种添加剂等对其的影响。 结果表明,烷基芳基磺酸盐在水溶液中胶束化是一个自发过程,主要来自熵驱动;随着温度升高,先有利于胶束化而后又不利于胶束化,且熵变对吉布斯自由能变的贡献有下降趋势而焓变的贡献有增大趋势;胶束化存在焓-熵补偿现象,补偿温度Tc均在(306±2)K,基本不随烷基芳基磺酸盐的结构而变化;随着芳环上短烷基链或长烷基链碳数的增加,胶束化能力和胶束的稳定性均提高,而随着芳环向长烷基链中间位置移动,胶束化能力和胶束的稳定性均下降。 随着十四烷基芳基磺酸盐分子亲油基支化度的增加,不利于其在水中或混合极性溶剂(乙二醇-水)中胶束的形成而有利于其在非极性溶剂正庚烷中反胶束的形成;溶剂极性的降低,促使表面活性剂溶液由胶束溶液→单体溶液→反胶束溶液转变;无机盐和正丙醇、正丁醇、正戊醇的加入均促进了DMФC14-5S在水溶液中胶束的形成,且反离子价态数或醇烷基碳原子数越大,越有利于胶束形成;而乙醇、聚乙二醇和非水极性溶剂的加入均不利于胶束的形成;十六烷基三甲基溴化铵与DMФC14-5S的复配体系在水溶液中形成胶束的情况比较复杂。 DMФC12-5S、DMФC14-5S和DMФC16-5S在表面活性剂/醇/正辛烷/水体系中获得最大的微乳液区域面积所对应的最佳助表面活性剂醇分别为正丁醇、正戊醇和正戊醇;烷基芳基磺酸盐需要在一定的温度下才能形成中相微乳液;无机盐浓度的增加导致烷基芳基磺酸盐/正丁醇/正辛烷/NaCl/水形成的微乳液体系在一定温度下发生由WinsorⅠ→WinsorⅢ→WinsorⅡ型转变;随着烷基芳基磺酸盐分子亲油基的支化度或烷基链长的增加,最佳盐度c*(NaCl)和中相盐宽?c(NaCl)均减小,而最佳中相体积分数φM*和最佳增溶量S*均增大。


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