光敏表面活性剂胶束体系的研究进展

综述了近年来光敏流变胶束体系的研究进展,包括光稀化体系、光凝胶体系和光流变可逆胶束体系及其流变特性。介绍了光敏胶束体系的形成原理。进一步对光敏胶束体系的相关研究和应用前景提出了建议和展望。     

CTAC/NaSal表面活性剂棒状胶束自组装行为的介观布朗动力学模拟

表面活性剂分子在溶液中能够自组装形成多种形式的胶束结构,使溶液呈现出不同的流动特性。表面活性剂分子的自组装行为是其众多实际应用的重要基础,因此也一直是研究热点。表面活性剂分子的自组装行为受溶液条件(质量浓度、温度、流动强度等)影响显著,但目前实验条件下很难直观地、定量地对不同溶液条件下表面活性剂分子自组装行为进行系统监测和研究。本文选取CTAC/Na Sal棒状胶束溶液系统为研究对象,通过介观布朗动力学模拟计算,系统研究了不同质量浓度、温度、剪切强度下CTAC棒状胶束的自组装行为。研究表明,溶液的质量浓度、温度以及对溶液施加的剪切强度对CTAC棒状胶束的自组装能力都具有促进和抑制的两面性影响,即适当的质量浓度、温度及剪切强度有利于CTAC棒状胶束之间的自组装;相反,过高或过低的质量浓度、温度及剪切强度都不利于CTAC棒状胶束之间的自组装。     

聚甲基丙烯酸甲酯-g-聚乙二醇单甲醚的合成及水溶液性质研究

采用主链接枝法合成了梳形表面活性剂聚甲基丙烯酸甲酯-g-聚乙二醇单甲醚(PMMA-g-MPEG).利用红外光谱(IR)、核磁共振氢谱(1HNMR)和凝胶渗透色谱(GPC)对其结构进行了表征.分别对PMMA-g-MPEG水溶液的浊点、表面活性及流变性质进行了研究.实验结果表明:其浊点大于90℃;25℃时,其临界胶束浓度为0.4 g/L,临界胶束浓度时的表面张力为48.7 mN/m;稀溶液近似为牛顿型流体,浓溶液具有强烈的剪切变稀的行为和黏弹性.     

一种含羟丙基的阳离子表面活性剂的流变性能

用稳态和动态剪切流变学方法测定了3-十四烷氧基-2-羟丙基三甲基溴化铵(R14HTAB)水溶液的流变特性。结果表明,R14HTAB溶液的自组装结构在测定的浓度范围内经历了3次结构转变,从球形胶束到棒状胶束再到黏弹性的蠕虫状胶束,最后转变为六角状溶致液晶;在R14HTAB浓度超过360 mmol/kg以后为球形到棒状胶束的转变;交缠浓度约为500 mmol/kg,零剪切黏度(η0)与R14HTAB浓度(C)之间遵循指数关系,η0∝C5.7。用冷冻蚀刻电镜进一步证实了胶束的微观结构。稳态和动态黏度实验中Cox-Merz规律的偏离主要来自于氢键的形成。     

表面活性剂环境模拟水相中电导率的温度响应特性

为进一步研究含表面活性剂环境水相中发生的多过程行为 ,使用NaCl和SDS作为环境水相的模拟组分 ,跟踪了 2 5～ 75℃ (ΔT =5℃ )的温度范围内模型溶液体系中不同温度和不同组分浓度条件下电导率的变化。研究发现 ,各恒定温度条件下 ,模拟溶液体系的电导率与共存盐NaCl的浓度呈现良好的对数关系 ,而电导率κ随温度的变化关系符合 lnk =-ΔERT B 公式 ,并由此得到了不同温度、不同组分浓度条件下的电导活化能Ea。实验发现Ea与温度无关 ,随SDS浓度变化的规律与电导率随浓度变化的规律一致 ,转折点处对应于相应体系的临界胶束浓度。NaCl浓度对Ea的影响在胶束形成前后表现出明显的不同。在胶束形成之后 ,随NaCl浓度增加 ,体系Ea逐渐降低 ;而在胶束形成之前 ,随环境组分条件的改变而表现出多样的效应。     

烷基甜菜碱类两性离子型表面活性剂胶束化行为的分子模拟研究

以两性离子型表面活性剂甜菜碱为研究对象,采用粗粒度分子动力学方法,构建不同结构的烷基甜菜碱模型,考察其联结基团和疏水尾链对溶液体系中自聚体的溶液行为的影响,分析了自聚体胶束的弯曲角分布、相对形状各异性以及径向分布函数等参数,探究了球形、棒状、分支状胶束的形状转变机制。研究结果表明,随着浓度的增加,在联结基团的作用下,两性离子型表面活性剂分子发生弯曲,小胶束交联融合形成棒状—分支状胶束转变;疏水尾链长度增加会导致胶束体积变化从而降低分子间相互作用,小胶束易融合形成球形—棒状胶束的形状转变。文章为相似体系下的理论探索提供了一种创新的思维角度,对两性离子型表面活性剂的研究和应用有一定的指导意义。     

Gemini表面活性剂18-3-18/trans-ACA光敏胶束紫外光照过程流变动力学及界面流变性研究

研究了由Gemini阳离子表面活性剂丙撑基双(十八烷基二甲基氯化铵)(18-3-18)和反式偶氮苯-4-苯甲酸(trans-ACA)复配形成的光敏胶束新体系紫外光照过程的流变性质和界面流变性质,分别考察了光敏胶束浓度、紫外光照时间对胶束体系紫外光照过程流变性质的影响并建立流变动力学方程。结果表明:对18-3-18/trans-ACA(8mmol·L~(-1)/10 mmol·L~(-1))体系,随365 nm的紫外(UV)光照,光敏胶束体系黏弹性明显减弱,紫外光照500 s后体系复黏度减小92%;胶束浓度越大,体系黏弹性越强,紫外光照过程中体系黏弹性下降越慢;获得了流变动力学方程可表征光敏胶束弹性模量和复黏度随紫外光照过程的变化。进一步考察了稀释20000倍的18-3-18/trans-ACA(8 mmol·L~(-1)/10mmol·L~(-1))胶束溶液在不同光照条件下的界面扩张流变性。结果表明,该溶液经1 h UV照射后表面张力增大45%,界面扩张模量减小约32%,再经可见光照8 h后溶液界面流变性质可以恢复,首次证明其为界面流变性可逆的光敏表面活性剂溶液。     

用流变学方法研究铝离子存在时阴离子表面活性剂胶束的生长和结构(英文)

表面活性剂溶液的流变行为是影响表面活性剂应用的重要因素之一。用流变学方法 ,通过测定溶液在不同浓度和温度时的剪切粘度和应力研究了铝离子存在时阴离子表面活性剂十二烷基聚氧乙烯 (3)硫酸钠 (AES)胶束的生长和结构。结果表明 ,升高表面活性剂和盐的浓度或降低温度都可以促进胶束的生长 ,并且形成虫状胶束和网络结构 ;溶液的流变行为不符合Maxwell模型 ,表现为非线性粘弹性和非牛顿流体     

黏弹性表面活性剂及其在油田中的应用

介绍了黏弹性表面活性剂溶液的性质，确定黏弹性表面活性剂性质的测试方法和实验手段，以及其内部微观结构和流变特性等方面的研究成果。当黏弹性表面活性剂溶液浓度增加到某一临界浓度时，球形胶束开始向蠕虫状胶束转变，溶液黏度突然增大，随着浓度的进一步增大，蠕虫状胶束快速生长、增长并形成线型柔性棒状胶束，柔性棒状胶束相互缠绕、粘附甚至融合，形成某种超分子三维网状结构，溶液黏度急剧增加，并表现出较强的黏弹性。概述了黏弹性表面活性剂在油田中的应用，特别是在压裂液、酸液、钻井液及提高采收率等方面的应用，指出了黏弹性表面活性剂广泛运用的前景和尚未解决的问题。     

柠檬酸三酯三季铵盐表面活性剂与聚乙烯醇的相互作用

通过黏度、电导率、表面张力、紫外吸收光谱以及荧光光谱等方法,研究柠檬酸三酯三季铵盐阳离子表面活性剂(CTTAC)与水溶性中性聚合物聚乙烯醇(PVA)之间的相互作用。结果表明:PVA与CTTAC混合体系表现出异常的黏度行为;CTTAC/PVA混合溶液的电导在临界胶束浓度(cmc)以下随着PVA浓度的增加而增加,在临界胶束浓度以上随着PVA浓度的增加而降低;CTTAC/PVA混合溶液的临界胶束浓度由0.33 mmol.L-1降为0.15 mmol.L-1;最大紫外吸收峰发生了红移;胶束聚集数由单组分表面活性剂体系的9个~16个降低为3个~9个。     

二元脂肪酸对十六烷基三甲基溴化铵胶束化行为的影响

利用表面张力法研究了不同温度下草酸、丙二酸、丁二酸、己二酸和辛二酸对十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)胶束化行为的影响,并计算了胶束形成的热力学函数,讨论了焓-熵补偿现象。实验结果表明,上述脂肪酸均能够促进CTAB胶束的形成,随着2个羧基间烷基链长度的变化,使CTAB的临界胶束浓度下降的能力由强到弱的顺序是辛二酸、草酸、己二酸、丁二酸和丙二酸,温度升高有利于CTAB在二元脂肪酸溶液中的胶束形成,胶束化是自发的,主要驱动来自熵;胶束化存在焓-熵补偿现象,补偿温度T c=(301±2)K。     

明胶水溶液流变学行为的研究

本文研究了明胶水溶液的流变行为,考察了明胶水溶液黏度与溶液质量分数、温度,以及剪切速率之间的关系。对比研究了稀溶液与浓溶液流变行为的异同,明胶水溶液在高温和低温下流变行为。考虑到通常明胶水溶液黏度测量时的质量分数为6.67%,着重探讨了此浓度下黏度的变化的规律。     

阴离子双子表面活性剂/Bola盐体系中蠕虫胶束的形成与性质

研究了一种羧酸盐双子表面活性剂C122C12与一类Bola盐混合体系的流变行为。在Bola盐的作用下,C122C12在较低浓度下即可生成蠕虫胶束。随着Bola盐比例的增大,蠕虫胶束快速生长,体系粘度显著提升。在较高的Bola盐浓度下,溶液中的胶束产生分枝,引起体系粘度的下降。随着联接链长度的增加,Bola盐的头基电荷密度减小,对蠕虫胶束生长的促进作用减弱。     

乙醇对AEO9水溶液的表面性质和相行为的影响

通过对稀溶液表面性能和浓溶液相行为的研究,探讨了乙醇对AEO9水溶液性能的影响。结果表明,随着乙醇用量的增加,AEO9在乙醇/水混合溶剂中的临界胶束浓度(cmc)增大,但cmc时的表面张力(γcmc)基本不变。三元相图中,在AEO9/乙醇一侧只有胶束溶液,没有液晶区出现;靠近AEO9/水一侧,随着AEO9含量的增加,由胶束溶液逐渐向六角相液晶和层状相液晶过渡。     

萘在嵌段聚合物P123水溶液中的释放特性研究

为研究疏水性溶质在嵌段聚合物水溶液中的释放规律,文中通过动态光散射测定了增溶萘后P123的胶束粒径,并和增溶了芘的胶束粒径进行比较;利用膜池法测定了萘在P123水溶液体系中的表观扩散系数,并考察了其与P123浓度的关联性:P123浓度升高,表观扩散系数先增后减,最后趋于稳定,表观扩散系数达到最大值所对应的P123浓度与通过芘的荧光发射光谱测得P123胶束的临界胶束浓度(CMC)接近。实验结果表明,萘增溶于胶束表面的"栅栏层",萘在P123胶束溶液体中主要以分子形态释放,萘脱离胶束表面进入水环境是释放的速控步骤,其速度由萘与胶束的结合能力决定。     

硝化纤维素在稀溶液中粘度与浓度的依赖关系

研究了硝化纤维素在稀溶液中的粘度行为。经现硝化纤维素在稀溶液中,当溶液的浓度小于某一值时,某增比浓粘度随溶液浓度的降低而急剧上升。研究表明：这是由于硝化纤维素分子在毛细管器壁上吸附造成的;在稀溶液区的这一转折浓度与高分子溶液的一个临界浓度Ｃｓ相对应,并从理论上定量给出预计这一临界浓度的方法。     

二元Pluronic嵌段共聚物相互作用 II.PPO嵌段长度不等的P94/L64二元混合水溶液

用I2 探针增溶分光光度方法 ,考察了Pluronic两亲嵌段共聚物P94/L6 4二元混合水溶液的胶束化行为 ,发现在溶液体相中L6 4的质量摩尔分数XL64 <0 4时 ,由于P94/L6 4混合预胶束的形成 ,导致P94分子在较高浓度时才生成单组分胶束 ;当XL64 >0 4后 ,溶液中生成了P94/L6 4混合胶束。P94和L6 4二种分子PPO嵌段长度不同 ,造成这种不同浓度比例区间内胶束组成的差异。温度升高促进了胶束化行为     

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠黏弹性胶束及其流变与破胶性能

采用阴离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)与NaCl制备黏弹性胶束。采用流变仪、黏度计和冷冻断裂蚀刻透射电子显微镜(FF-TEM),研究了在不同浓度条件下AES与NaCl溶液形成胶束体系的微观结构、流变性能、破胶机理以及重复利用性能。通过对溶液剪切黏度、剪切应力、动态模量、复合黏度等物理量的测量,结合体系宏观挑挂照片和微观FF-TEM分析,发现该体系在较宽的频率范围内呈现蠕虫状网状结构和优良的流变性能。NaCl对蠕虫状胶束的形成有很大影响,在一定的范围内随着NaCl浓度的增大,体系黏度显著增大;通过内相破胶剂实现了体系破胶可控性的目的,破胶后体系表现出分散均一的颗粒状,该体系具有重复利用的可行性。     

表面活性剂／大分子混合溶液的流变性

本报道了不同表面活性剂／大分子混合体系流变性随表面活性剂浓度的变化规律。离子型表面活性剂使非离子大分子表现出聚电解质的粘度行为，大分子的存在也可使棒状胶束转化为球状胶束，从而使粘度降低。     

DEDS-12/AP-P4/Na_2CO_3三元复合体系流变行为研究

研究了DEDS-12/AP-P4/Na2CO3三元复合体系(ASP)的流变行为以及盐的加入对其流变行为的影响。结果表明,在所研究的浓度范围内,DEDS-12起到无机电解质的作用,随DEDS-12浓度增加,溶液的表观粘度和剪切应力单调降低,稠度系数k下降,流性指数n增大,复合体系溶液流变行为遵循幂律流型;随体系中AP-P4和Na2CO3浓度的增高,虽然该三元体系的流变行为仍遵循幂律流型,但流性指数n增大,多在0.5以上,即与牛顿流体的差异减小;AP-P4浓度为2000 mg/L,Na2CO3浓度为1%,DEDS-12浓度为0.423 mmol/L,在NaCl浓度为1×104mg/L时,表观粘度上升3.88~8.11倍,随NaCl浓度增大,其流变行为由幂律流型逐渐表现出部分Bingham流体行为。