表面活性劑囊泡形成的機(jī)理研究.pdf

1、囊泡是由兩個(gè)雙親分子定向單層尾對(duì)尾地結(jié)合成封閉單分子雙層所構(gòu)成的外殼，和殼內(nèi)包藏的微水相構(gòu)成。一般說(shuō)來(lái)，具有大極性頭基和雙柔性鏈表面活性劑可以自發(fā)形成囊泡。由于大多數(shù)表面活性劑的分子都不具有這樣的分子結(jié)構(gòu)，為了要使一般表面活性劑能夠自組裝形成囊泡，則通常采用兩種表面活性劑復(fù)配的方法，使兩個(gè)頭基結(jié)合在一起(如正、負(fù)離子頭基相互吸引等)以滿(mǎn)足自發(fā)形成囊泡的分子結(jié)構(gòu)要求。目前大多數(shù)有關(guān)表面活性劑囊泡性質(zhì)的研究都是采用兩種表面活性劑復(fù)配的體系，

2、并根據(jù)Israelachvili所提出的“聚集體臨界堆積常數(shù)(P)公式”和透射電鏡來(lái)研究囊泡體系的性質(zhì)。而對(duì)于囊泡形成動(dòng)力學(xué)以及囊泡形成的機(jī)理還研究很少。 Gemini表面活性劑是由聯(lián)接基以共價(jià)鍵將兩個(gè)兩親分子單體聯(lián)接而成的，它代表了一類(lèi)新型表面活性劑。大量的研究表明聯(lián)接基的性質(zhì)(長(zhǎng)度、柔韌性和化學(xué)結(jié)構(gòu))最終決定了Gemini表面活性劑在水溶液中的性質(zhì)。因而在學(xué)術(shù)上以及工業(yè)上，都對(duì)它產(chǎn)生濃厚的興趣。本文所研究的Gemini表面活

3、性劑是以(CH2)s為聯(lián)接基的季銨鹽型Gemini表面活性劑。 本文利用停流裝置研究，并結(jié)合動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)和電子透射顯微鏡等方法，研究普通表面活性劑十二烷基三甲基溴化銨(DTAB)以及等烷烴鏈長(zhǎng)的季銨鹽型Gemini表面活性劑與十二烷基硫酸鈉(SDS)復(fù)配形成囊泡的過(guò)程，探索囊泡形成過(guò)程的機(jī)理，并對(duì)單子/單子表面活性劑復(fù)配體系與單子/雙子表面活性劑復(fù)配體系進(jìn)行了比較。主要分為以下三部分： 第一部分研究了SDS/DTAB(

4、十二烷基硫酸鈉/十二烷基三甲基溴化銨)復(fù)配形成囊泡的過(guò)程和囊泡破壞過(guò)程的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，并結(jié)合動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)和電子透射顯微鏡探索囊泡形成和囊泡破壞過(guò)程的機(jī)理。動(dòng)力學(xué)結(jié)果表明囊泡形成過(guò)程很長(zhǎng)，但其活化能不是很大，這意味著囊泡形成過(guò)程的控制步驟可能是表面活性劑分子的擴(kuò)散所控制。而相對(duì)于囊泡的形成，囊泡的破壞過(guò)程是十分迅速的。動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)的測(cè)量結(jié)果表明囊泡粒徑的增大過(guò)程是采用“單分散性(分散度小)→多分散性→單分散性(分散度小)”的方式。此外，

5、用電子透射顯微鏡已觀測(cè)到在囊泡的形成過(guò)程中有膠團(tuán)、柔性的長(zhǎng)棒狀聚集體和球形的囊泡。因此，綜合動(dòng)力學(xué)、動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)和電子透射顯微鏡的研究結(jié)果，推測(cè)囊泡的形成過(guò)程可能包括四個(gè)階段：混合膠團(tuán)→柔性的長(zhǎng)棒狀聚集體→“非平衡囊泡”→平衡囊泡，而與其對(duì)應(yīng)的粒度分散度則呈現(xiàn)“單分散性→多分散性”的周期性變化規(guī)律。 第二部分研究了SDS/Gemini表面活性劑(SDS/12-3-12，SDS/12-6-12)復(fù)配體系的囊泡形成機(jī)理。動(dòng)力學(xué)結(jié)果

6、表明囊泡形成過(guò)程是非常快，囊泡的形成更可能是采用陰、陽(yáng)離子表面活性劑膠團(tuán)直接融并的方式形成囊泡。動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)的測(cè)量結(jié)果表明囊泡粒徑隨時(shí)間的變化很小，其粒徑分布對(duì)于SDS/12-3-12體系是與SDS/DTAB體系類(lèi)似，呈現(xiàn)出“單分散性→多分散性”的周期性變化規(guī)律，但對(duì)SDS/12-6-12體系則呈現(xiàn)出多分散性。而用電子透射顯微鏡觀測(cè)到的囊泡形狀是非球形的，且隨著聯(lián)接基長(zhǎng)度的增加，囊泡形狀呈現(xiàn)出“水滴”型的。因此，綜合動(dòng)力學(xué)、動(dòng)態(tài)光散射

7、技術(shù)和電子透射顯微鏡的研究結(jié)果，推測(cè)囊泡的形成過(guò)程可能是：陰、陽(yáng)離子表面活性劑膠團(tuán)融并→囊泡→大囊泡和多室囊泡→較小囊泡。 第三部分將單子/單子表面活性劑復(fù)配體系與單子/雙子表面活性劑復(fù)配體系進(jìn)行比較，結(jié)果表明：(1)SDS/12-3-12和SDS/12-6-12復(fù)配形成囊泡的速率比SDS/DTAB復(fù)配體系快很多，這意味著這兩類(lèi)復(fù)配體系的囊泡形成機(jī)理是不相同的。此外，Gemini表面活性劑的聯(lián)接基長(zhǎng)度對(duì)囊泡的形成速率也有影響。(