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表面活性剂在非水溶剂中CMC及热力学性质的研究

朱跃  
【摘要】: 近年来,我国已跨入表面活性剂强国之列,如何运用这个“工业味精”来更好的推动我国的经济发展,是目前人们比较关注的课题,为此仅研究表面活性剂在水中的性质还是不够的,还需要研究它在非水溶液中的性质,随着生物工程的快速发展,反胶团萃取等技术应用越来越广泛,除此外,涂料,油漆工业,微乳状液,胶团催化等都涉及表面活性剂非水溶液问题。因此研究表面活性剂非水溶液中的性质意义重大。 临界胶束浓度是表面活性剂的重要性能指标,相对于表面活性剂的水溶液,表面活性剂非水溶液性质的研究的还很少,但是很多实际的问题都涉及表面活性剂非水溶液。比如农药中有数以百计原药,既不溶于二甲苯,又不溶于水,只能以粉剂或可湿性粉剂进行使用,结果是杀虫效率低且污染环境。例如:腚虫脒、噻虫嗪等高效农药只能溶于极性有机溶剂,然后才能进行微乳液配方体系研究。这就涉及到表面活性剂,助表面活性剂与极性非水溶剂之间的关系。研究表面活性剂在非水溶液中的性质可以为进一步研究这些反应奠定理论基础,有重要的理论意义和广阔的应用前景。 本文主要用微量量热法和电导法测定表面活性剂的临界胶束浓度,进而获得表面活性剂的热力学函数及其规律。具体研究内容如下: 1.微量量热法 1.1临界胶束浓度的确定及其变化规律 本文分别对0.01mol·L~(-1)CTAB,在含有不同浓度醇类(正庚醇,正辛醇,正壬醇,正癸醇)的DMF和DMA溶液中的性质进行了研究,测定了在不同温度和不同浓度的各种醇存在时的热功率--时间曲线,根据曲线上的转折点所对应浓度,获得临界胶束浓度。结果表明:在醇浓度、醇中碳原子数相同的表面活性剂非水溶液体系中,随着温度的升高CMC增加;在相同浓度醇及相同温度的表面活性剂非水溶液体系中,随着醇中碳原子数目的增加CMC减少;在相同温度及相同碳原子数醇的表面活性剂非水溶液体系中,随着醇的浓度的增加而增加。 1.2热力学函数的获得及其规律性讨论 根据测得的不同温度和不同醇的浓度时的热功率.时间曲线上的面积,可求得非水溶液中胶束形成过程的热效应从而得到ΔH_m~θ,运用表面活性剂热力学理论,可以计算出ΔG_m~θ和ΔS_m~θ。结果表明:在相同浓度、相同碳原子数醇的表面活性剂非水溶液体系中,随着温度的升高ΔH_m~θ的绝对值降低,ΔG_m~θ的绝对值和ΔS_m~θ的值是增加的;在相同温度及相同碳原子数醇的表面活性剂非水溶液体系中,随着醇的浓度的增加,ΔH_m~θ的绝对值是增加的,ΔG_m~θ的绝对值,ΔS_m~θ的值是减小的。在相同浓度醇及相同温度的表面活性剂非水溶液体系中,随着醇中碳原子数目的增加,ΔH_m~θ和ΔG_m~θ的绝对值是增加的,ΔS_m~θ的值是降低的。 2.摩尔电导率法 测定不同温度下表面活性剂的电导率值,求得9_m值,然后对Λ_m~c作图,由转折点得到CMC。根据CMC及热力学原理求得ΔG_m~θ,根据范霍夫方程得到ΔH_m~θ,继而求得ΔS_m~θ,结果表明:随着温度的增加,CMC是增加的,ΔG_m~θ是减小的,ΔH_m~θ,ΔS_m~θ的变化不是太明显。随着表面活性剂碳链的增加,CMC,ΔH_m~θ,ΔG_m~θ,ΔS_m~θ是减小的。本文的创新之处 利用微量量热法研究在非水溶液中表面活性剂,助表面活性剂及溶剂的相互作用,根据热功率-时间曲线获得CMC及胶束形成过程的热效应,得到胶束形成焓ΔH_m~θ,进而计算出ΔG_m~θ,ΔS_m~θ,这是获得CMC和热力学函数的新方法;


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