1. 研究目的与意义
临界胶束浓度是表面活性剂的重要特性参数,有关表面活性剂的研究及工业应用往往都以临界胶束浓度为依据。常用测定临界胶束浓度的方法有表面张力法、电导法、染料法、光散射法及荧光光谱法等。近年来, 荧光技术已经发展成为用于测量许多胶束性质的重要测试方法,它可以在小浓度范围获得光散射所无法感应的信息。荧光和吸收光谱法被广泛应用于表面活性剂的研究中。这是因为探针分子的性质,受所处环境的强烈影响。因此可以通过合适的探针在不同的胶团环境中所表现的光谱性质变化来研究胶团的结构。临界胶团浓度(cmc),胶团聚集数(N)、微极性等是表征表面活性剂性质不可缺少的重要结构参数。对于不同的表面活性剂体系,针对不同的研究目的,所用的光谱探针和研究方法大不相同。发展更有效,更简便的光谱方法,对于认识胶团结构具有重要的意义。
2. 国内外研究现状分析
表面活性剂是一类添加少量即可显著降低溶液表面张力的物质,一般分子链中分别有疏水链和亲水链。在极稀水溶液中,表面活性剂因为疏水链、亲水链结构的不同,会表现出不同的聚集行为。采用荧光光谱可以研究这种行为状态。在荧光光谱法研究表面活性剂在水溶液中的聚集行为这个课题上国内外也有不少研究成果,国内有旷爱忠[1]等人以芘为荧光探针、二苯酮为猝灭剂, 用稳态荧光探针法测定了新型gemini表面活性剂的临界胶团浓度( cmc)、胶团聚集数( nagg)及胶团微极性。研究了gemini表面活性剂结构和氯化钠浓度对cmc、nagg 、胶团微极性的影响。 结果表明,新型gemini表面活性剂的cmc比常规表面活性剂的cmc低12个数量级。当疏水基碳原子数增加时,cmc依次降低,nagg增大,胶团微极性减小。 当氯化钠浓度增大时, nagg增大,胶团微极性减小。
刘艳等人首次利用荧光探针技术对硅丙乳液聚合过程乳化剂的胶束化行为进行了研究,探讨了复配乳化剂的聚集行为以及复配乳化剂对硅丙核壳乳液聚合过程的影响。并且考察了乳化剂配比及用量与芘Ⅰ1/Ⅰ3峰值之间的关系,而且还研究了乳化剂用量,配比对乳液粒径大小、分布及性能的影响,采用多种手段对乳液结构进行了表征。
吴志桥等人以芘为荧光探针、二苯甲酮为猝灭剂,采用稳态荧光探针法测定了3种不同结构的脂肪醇聚氧乙烯醚(fape)表面活性剂增溶芘后的稳态荧光光谱,建立了FAPE非离子表面活性剂的临界胶束浓度(cmc)和临界胶束聚集数(nm)的测试方法。确定了荧光探针芘的适宜浓度cp为610-6mol/l,猝灭剂的适宜浓度cq取0.06~0.12mmol/l,根据i336/i394与fape浓度变化的关系,可得到直链、支链、芳香族的脂肪醇聚氧乙烯醚的临界胶束浓度分别为0.2mmol/l、0.1mmol/l、0.05mmol/l。直链、支链、芳香族的脂肪醇聚氧乙烯醚的临界胶束聚集数依次为1168、255、6.0。结果表明,同系列非离子表面活性剂,不同碳链结构呈现出由直链→支链→芳香族,以及临界胶束浓度和聚集数依次减小的趋势。
3. 研究的基本内容与计划
(1)2012年12月至2013年1月,完成与课题相关的文献综述。
(2)2013年2月下旬至2013年3月上旬,完成毕业论文的开题报告。
(3)2013年3月中旬至2013年5月,进行毕业设计的相关实验操作和数据处理。
4. 研究创新点
自主合成丙烯酸酯与不饱和酯类物质通过自由基共聚反应合成形成具有胶束性质的表面活性剂,然后再运用荧光光谱法对其胶束聚集数和临界胶束数进行测定分析,其中通过改变表面活性剂中不饱和酯的类型来进行对比研究,也可以通过改变链段中聚醚的种类来进行对比实验和分析研究。
