收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

低聚非离子表面活性剂Tyloxapol与两亲分子的相互作用

朱艳艳  
【摘要】: 低聚表面活性剂(oligomeric surfactant)包括二聚(通常称为Gemini)、三聚、四聚以及具有更高聚合度的两亲分子,它是由两个或两个以上相同或几乎相同的两亲分子,在其头基或靠近头基处由连接基团(spacer)通过化学键连接在一起构成的。与传统的表面活性剂相比,低聚表面活性剂具备许多独特的物理化学性质,如:具有很高的表面活性、其水溶液具有特殊的相行为和流变性、而其形成的分子有序组合体往往具有一些特殊的性质和功能。低聚表面活性剂的分子量通常介于传统表面活性剂与高分子表面活性剂之间,它的出现填补了两者之间的空白,被誉为新一代表面活性剂,最有可能成为21世纪广泛应用的一类表面活性剂。 目前,对低聚表面活性剂的研究大多集中在Gemini表面活性剂,尤其以季铵盐类阳离子类Gemini表面活性剂最多,而有关以聚氧乙烯基为亲水基团的非离子低聚表面活性剂的报道极少。本论文中,我们选择烷基酚聚氧乙烯醚的七聚非离子表面活性剂Tyloxapol为研究对象,采用表(界)面张力、界面流变、紫外光谱、荧光光谱、光散射、计算机模拟和透射电镜等方法研究了Tyloxapol的物理化学性质及其与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、非离子聚合物(嵌段聚醚、聚乙二醇)、部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)/CTAB的相互作用,探讨了Tyloxapol与不同的两亲分子相互作用本质,并与其相应单体异辛基酚聚氧乙烯醚(Triton X-100,TX-100)进行比较。以期为开拓低聚表面活性剂Tyloxapol在不同领域的应用提供基础数据和理论依据。论文主要包括五部分内容: 论文的第一部分概述了低聚表面活性剂研究的意义,并综述了低聚表面活性剂的研究进展。 论文的第二部分包括两部分。第一节研究了Tyloxapol/CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)复配体系的表面张力和表面扩张粘弹性,并与TX-100/CTAB体系进行了比较。应用Clint、Rubingh、Rosen和Maeda理论分析了表面活性剂在胶束和表面吸附层中的相互作用。实验结果表明,Tyloxapol降低水表面张力的效率高于TX-100,而降低表面张力的效能低于TX-100,这是由于Tyloxapol分子在表面上呈“U”或者“V”构型所致。当混合体系中非离子表面活性剂摩尔分数较高时,Tyloxapol/CTAB复配体系在降低表面张力效率和效能两方面均产生协同增效作用,而TX-100/CTAB混合体系则仅产生降低表面张力效率的协同增效作用。Rubingh和Rosen理论计算结果均表明,两种混合表面活性剂体系的胶束中分子相互作用参数(β~m)和表面吸附层中分子相互作用参数(β~s)均为负值,说明Tyloxapol和CTAB,TX-100和CTAB之间均存在吸引作用。Tyloxapol/CTAB混合体系β~m的绝对值明显小于β~s;而TX-100/CTAB混合体系β~m和β~s相差不大。Tyloxapol/CTAB混合体系的β~m和β~s的绝对值大于TX-100/CTAB混合体系,说明Tyloxapol和CTAB之间的吸引作用更强。通过Maeda理论计算得到的疏水链间的相互作用(B_1)比头基之间的相互作用(β~m、β~s)弱,而且Tvloxapol/CTAB和TX-100/CTAB两混合体系的B_1值差别不大。在胶束和吸附层中非离子表面活性剂均为主导成分。Tyloxapol、TX-100和CTAB的表面扩张模量均随浓度增大出现先增大后减小的趋势,Tyloxapol具有最大的表面扩张模量。混合表面活性剂的扩张模量数值基本介于两种单一表面活性剂之间,而且与非离子表面活性剂的扩张模量数值更接近,Tyloxapol/CTAB混合体系的表面扩张模量值总是大于TX-100/CTAB混合体系的数值。 第二节对比研究了Tyloxapol/CTAB和TX-100/CTAB混合体系对芘的增溶作用,实验结果表明,单一表面活性剂Tyloxapol对芘的增溶能力最强,CTAB次之,TX-100最弱;Tyloxapol/CTAB混合体系对芘的增溶能力强于TX-100/CTAB,当Tyloxapol/CTAB的摩尔比为5:1时,混合体系的增溶能力最强。 论文的第三部分采用旋滴法研究了高温高矿化度条件下Tyloxapol/CTAB/HPAM(部分水解聚丙烯酰胺)混合体系与原油间的界面张力,并与TX-100/CTAB/HPAM体系进行了比较,同时考察了非离子表面活性剂种类、非离子表面活性剂/CTAB配比和HPAM浓度对界面张力的影响。结果表明,对于单一表面活性剂体系,CTAB降低界面张力的能力强于非离子表面活性剂;原油与Tyloxapol溶液之间的界面张力高于原油与TX-100溶液,这是由于Tyloxapol在界面上异常的聚集行为引起的;而原油与混合表面活性剂体系间的界面张力总是高于原油与CTAB溶液之间的界面张力;然而,不论是单一表面活性剂还是混合表面活性剂,它们与原油间的界面张力都不能达到超低水平。只有当混合体系中含有适量的HPAM后,其水溶液与原油间的界面张力方可达到超低水平,这是由于非离子表面活性剂/CTAB和HPAM分子在油/水界面共吸附而形成具有高活性聚合物/表面活性剂复合物PS_γ所致。混合体系中非离子表面活性剂/CTAB的质量比对油/水界面张力也有影响,当非离子表面活性剂/CTAB比例为1:1、3:1和5:1时,界面张力才可达到超低水平。Tyloxapol/CTAB/HPAM混合体系与原油之间的界面张力达到超低所需时间比TX-100/CTAB/HPAM要长;但是壬基酚聚氧乙烯醚NP-10/CTAB/HPAM和TX-100/CTAB/HPAM二种混合体系与原油达到超低界面张力所需时间差别不大,而壬基酚聚氧乙烯醚二聚体bis-(NP-10)/CTAB/HPAM混合体系与原油间达到超低界面张力所需时间比NP-10/CTAB/HPAM要短,这是因为尽管bis-(NP-10)扩散到界面的速度比NP-10要慢,但是前者界面活性比较高。 论文的第四部分采用表面张力、表面扩张流变、荧光光谱、动态光散射和计算机模拟方法研究了Tyloxapol与F127(PEO_(99)PPO_(65)PEO_(99))的相互作用,并与聚乙二醇(PEG10000)和TX-100进行了对比。表面张力和动态表面粘弹性实验结果均表明,Tyloxapol和TX-100与聚合物F127、PEG在表面上的相互作用机理相同。Tyloxapol和TX-100与F127在表面上形成混合吸附层,Tyloxapol和TX-100与PEG的混合体系表面上主要是表面活性剂分子吸附。当Tyloxapol溶液中存在F127时,芘在混合体系中的I_1/I_3值小于在单一F127和Tyloxapol中的数值,而且随着体系中F127浓度的不断增加,芘在混合胶束中的I_1/I_3值越来越小,这说明混合胶束中分子排列更加紧密。而对于Tyloxapol/PEG混合体系,芘在混合体系中的I_1/I_3值高于在单一Tyloxapol中的数值,这是由于PEG分子链段插入Tyloxapol胶束中使得表面活性剂分子排列疏松。光散射测定结果也表明,表面活性剂与F127形成混合胶束,而与PEG形成复合物,这种复合物的形成是PEG分子链段插入Tyloxapol胶束中。聚集体的结构与表面活性剂和聚合物的浓度和二者比例密切相关。光散射和DPD模拟结果表明,F127浓度较低时,Tyloxapol与F127的亲水链段通过氢键相互作用形成混合胶束;F127浓度较高时,二者的亲水和疏水链段均存在相互作用从而形成混合胶束。对于TX-100/F127混合体系,二者的亲水和疏水链段存在相互作用从而形成混合胶束。与TX-100相比,由于Tyloxapol分子的空间位阻作用和单体之间的相互作用使其与F127的相互作用较弱一些。PEG浓度很低时,其分子会缠绕在表面活性剂Tyloxapol和TX-100胶束周围;PEG浓度增大,其分子会在胶束间起到“桥联”作用。 论文的第五部分通过紫外可见近红外光谱、拉曼光谱和高分辨透射电镜方法研究了Tyloxapol对碳纳米管(CNTs)的分散作用,并与TX-100做了比较。结果表明,随着溶液中Tyloxapol和TX-100浓度的增加,表面活性剂分散CNTs的量先增强后减弱。相比TX-100,Tyloxapol在较低的浓度下就表现出分散CNTs的能力。Tyloxapol分散CNTs的最大量略强于TX-100所分散的最大量。这是由于一方面每个Tyloxapol包含大约7个TX-100分子,Tyloxapol分子中的部分链段吸附在碳管上,另外一部分链段则有可能伸向水相,产生较大的空间位阻作用,从而有利于分散碳管;另一方面Tyloxapol分子本身的空间位阻效应也使其不易吸附在CNTs表面,而更倾向于在溶液中自聚集形成胶团,这不利于分散碳管。因此,Tyloxapol分散CNTs的最大量只是略高于TX-100所分散的最大量。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 吴爱民;孙载坚;吉法祥;;聚合物结构对界面张力与相对分子质量关系的影响[J];中国塑料;2010年05期
2 马文国;庞军;安明飞;刘桥禹;;新型两性表面活性剂的驱油体系界面特性变化规律研究[J];内蒙古石油化工;2010年14期
3 田光耀;;聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯共混体系相互作用参数的测定[J];化学推进剂与高分子材料;1988年02期
4 胡尚林;张禹负;刘华;戴乐蓉;丁马太;;复合驱油体系的界面剪切粘度与界面张力研究[J];功能材料;2005年12期
5 颜文礼;萧聪明;;PAD在反相色谱法测定聚合物有关热力学性质的实验数据处理中的应用[J];计算机与应用化学;1991年03期
6 宫晓颐,黄玉惠,丛广民;等离子体处理云母粉对其表面特性及对其与聚合物界面特性的影响[J];物理化学学报;1991年05期
7 黄祖长;;聚合物极性对共混NR相形态的影响[J];橡胶参考资料;2005年06期
8 宗丽平;易泽勇;马秀伟;马颖洁;;应用有机碱改进三元复合驱(ASP)工艺[J];国外油田工程;2007年08期
9 J.A.Ayala;谢国华;;炭黑与单体和弹性体表面间的相互作用[J];橡胶参考资料;1994年02期
10 王建全;吴文辉;耿同谋;李秀瑜;杨荣杰;;新型共聚水凝胶P(HEMA-co-EMA)交联网络的结构参数[J];高分子材料科学与工程;2005年06期
11 鄂金太;;驱油用二元复合体系的性能评价研究[J];油气田地面工程;2007年01期
12 窦文龄;辛霞;徐桂英;;两亲分子对碳纳米管的分散稳定作用[J];物理化学学报;2009年02期
13 杨昭;王永辉;佟岩;王晓峰;彭存哲;王福平;;烷基苯磺酸盐表面活性剂的界面性能研究[J];内蒙古石油化工;2010年23期
14 徐桂英;王富华;刘木辛;毛宏志;;PS、LS和煤油体系的界面张力[J];油田化学;1993年01期
15 廖广志,杨振宇,刘奕;三元复合驱中超低界面张力影响因素研究[J];大庆石油地质与开发;2001年01期
16 康万利;徐典平;谭俊领;张红艳;高惠梅;;脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚羧酸盐的合成与界面张力[J];石油与天然气化工;2006年04期
17 林智辉;吴文辉;王建全;靳昕;;新型共聚水凝胶P(HEMA-co-NEVER)网络结构参数的研究[J];高分子材料科学与工程;2007年04期
18 周雅萍;;羧酸盐类表面活性剂用于曙22块化学驱油的适应性研究[J];精细石油化工进展;2009年02期
19 吴文祥;王磊;王超;张向宇;崔茂蕾;;新型羧基甜菜碱BS13表面活性剂体系的界面张力及驱油效果[J];大庆石油学院学报;2009年05期
20 陈建海,王丽;四元共聚物不同形态结构分析[J];高分子材料科学与工程;1997年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王懿;万贤;张冰清;徐军;郭宝华;;相分离法制备微胶囊及其形态控制[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2007年
2 邓曼丽;李佳;刘军;马小晶;王毅琳;;Gemini型表面活性剂界面张力行为[A];中国化学会第十三届全国化学热力学和热分析学术会议论文摘要集[C];2006年
3 楚艳苹;罗澜;张路;李宗琦;赵濉;俞稼镛;;降低界面张力协同效应研究Ⅱ 油酸甲酯与烷基苯磺酸盐间协同效应[A];中国化学会第十届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2004年
4 周持兴;俞炜;余若冰;;聚合物熔体/TCLP界面张力的测定[A];第四届全国高聚物分子表征学术讨论会论文集[C];2004年
5 吴幼军;俞炜;周持兴;;用液滴回缩法研究柔性链聚合物和小分子液晶界面张力[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
6 韩向艳;李海东;姜伟;张秀芹;王笃金;;分子量对PP/PA6体系界面张力的影响[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
7 张霞;马玉录;谢林生;沙金;张国勋;;聚合物在双转子连续混炼机中熔融过程的理论研究[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2009年
8 张希;王朝;王治强;;超两亲分子:可控组装与解组装[A];中国化学会第十三届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2011年
9 李鹰;江晓清;李锡华;唐奕;王明华;沈玉全;张涛;;反射泄漏型聚合物热光VOA阵列的研究[A];全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议(OFCIO’2003)论文集[C];2003年
10 张劲柏;何国威;;聚合物槽道湍流的直接数值模拟[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 朱艳艳;低聚非离子表面活性剂Tyloxapol与两亲分子的相互作用[D];山东大学;2009年
2 侯天江;抗盐聚合物的合成及其新型二元复合体系驱油性质的研究[D];西南石油学院;2005年
3 王朝;超两亲分子的可控自组装与解组装[D];清华大学;2011年
4 张红星;不同类型表面活性剂和聚合物对O/W乳状液稳定性的调控作用[D];山东大学;2008年
5 钱虎军;嵌段共聚物微观相分离及高分子表面扩散动力学的耗散粒子动力学研究[D];吉林大学;2007年
6 唐四叶;氯化聚丙烯溶液性质和超声降解动力学的研究[D];郑州大学;2006年
7 陈云;纳米微胶囊及磁性复合空心微球的制备[D];中国科学技术大学;2007年
8 王怡红;基于界面性质控制制备光纤探针的研究[D];东南大学;2006年
9 吕睿;热致相分离法制备EVOH微孔膜的基础研究[D];复旦大学;2006年
10 孙璐;聚乳酸—两亲分子混合体系气/液界面相容性研究[D];吉林大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邢义波;乙酰胆碱酯酶响应型聚合物型超两亲分子的可控自组装[D];清华大学;2012年
2 魏元祯;超临界二氧化碳体系的相平衡和界面性质研究[D];华北电力大学(河北);2009年
3 宋爱莉;烷基芳基磺酸盐的合成及结构与性能研究[D];大庆石油学院;2006年
4 王茂盛;聚驱后泡沫与AS体系交替注入提高采收率研究[D];大庆石油学院;2006年
5 杨润梅;注二元前置段塞防止三元乳化技术研究[D];大庆石油学院;2006年
6 姜丽;三次采油用石油磺酸盐的合成研究[D];中国石油大学;2009年
7 马晓晶;表面活性剂与聚合物之间的相互作用及其对中相微乳液影响的研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
8 段友智;提高采收率用石油磺酸盐应用性能研究[D];中国石油大学;2007年
9 梁保红;耐盐的驱油用表面活性剂的研究[D];中国石油大学;2008年
10 齐晶;驱油用石油磺酸盐结构与性能研究[D];大连理工大学;2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 周连琪 编译;水涨船高[N];中国包装报;2006年
2 记者 冯卫东;美科学家制成聚合物纳米纤维反应器[N];科技日报;2009年
3 李莉;聚合物扩能工程平稳运行[N];黑龙江日报;2010年
4 赵俐;纤维脊梁上的创新[N];中国纺织报;2007年
5 周祺 译;黏土艺术:让设计随性而为[N];中国黄金报;2006年
6 通讯员 高俊敏;105%负荷保聚合物扩能[N];大庆日报;2010年
7 任秋凌;五角大楼开发第4种能量源[N];中国国防报;2007年
8 陈乐怡;聚合物新技术规模化应用成热潮[N];中国化工报;2006年
9 田丽君;巴斯夫又完成两大业务收购[N];中国化工报;2006年
10 顾永强;水射流技术进入聚驱领域[N];中国石化报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978