碳氟/碳氢表面活性剂囊泡凝胶的构筑及流变性质研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:zcykf
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囊泡凝胶是表面活性剂分子在溶液中自组装形成的具有极大应用前景的超分子结构。寻找简单结构凝胶因子,实现可控构筑不同囊泡结构凝胶,并探究其形成机理,对于扩展该类凝胶在各个领域的应用具有十分重要的意义。基于此,本文拟研究一类结构简单且应用广泛的全氟脂肪酸表面活性剂,与阳离子表面活性剂十四烷基二甲基氧化胺(C14DMAO)进行复配,通过构筑碳氟/碳氢表面活性剂混合体系,探索囊泡凝胶的制备规律和形成机理,并研究所得到囊泡凝胶的流变性质。论文首先选用全氟壬酸(C8F17COOH)与C14DMAO进行复配,并在一定范围内发现了囊泡凝胶的形成,同时在体系中还得到了L1胶束相、Lα囊泡相、L1/Lα混合相、沉淀相等多种相态。通过冷冻蚀刻显微镜对凝胶相进行观察发现凝胶相是由尺寸为多分散的多面体囊泡构成的。差示扫描量热测试结果表明囊泡凝胶具有链转变温度,囊泡双层膜在室温下是以晶态的形式存在的,这与传统的Lα囊泡相是不同的。小角X射线衍射(XRD)的测定结果也证明了晶态结构的存在。同时,傅立叶红外光谱的测定结果显示,在凝胶相中碳氟链是以高规整的全反式构象存在的,也证明了双层膜的晶态构型。因此,多面体囊泡凝胶的形成是由于碳氢碳氟链的共结晶作用,是碳氢碳氟链间的静电力、互疏作用和氢键共同作用的结果。通过对囊泡凝胶流变性质的测定,发现囊泡凝胶具有较高的粘弹性,其弹性模量和粘性模量都很大,并且其粘弹性会受到温度、表面活性剂总浓度以及碳氢碳氟表面活性剂混合比例的影响。为了探究碳氟链长对囊泡凝胶形成及其流变性质的影响,我们选择了全氟辛酸(C7F15COOH)、全氟癸酸(C9F19COOH)分别与C14DMAO进行复配,发现C7F15COOH/C14DMAO/H2O体系不能形成囊泡凝胶,而C9F19COOH/C14DMAO/H2O体系同C8F17COOH/C14DMAO/H2O体系一样也能够形成多面体囊泡凝胶,从而说明了只有碳氟链长度为8以上时才能够形成囊泡凝胶。此外,研究发现碳氟链的长度对囊泡凝胶的流变性有一定影响,碳氟链的长度越长,囊泡凝胶的粘弹性越高。
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