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随着不可再生资源的逐渐枯竭和生存环境的日益恶化,开展生物质可再生资源的开发利用,是当今世界科研领域的发展趋势。天然松香代替不可再生石油化工资源开发新型表面活性剂具有重要的意义,以松香骨架作为主体结构,经化学改性制得的松香基表面活性剂具备天然松香绿色环保和表面性能优异等特点。可分解型功能松香基表面活性剂由于易于分解,而具备更好的环境友好特性。本文以歧化松香为原料设计合成五种新型可分解型功能性松香基酯表面活性剂(化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ),其中,化合物Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分别成盐后可得到表面活性剂SAA-Ⅲ、SAA-Ⅳ、SAA-Ⅴ。研究对称松香基磷酸双酯(化合物V)在水和乙醇混合溶液中的自组装性能和pH响应性能,并利用SAA-V在乙醇水溶液中的自组装胶束为模板构筑三维氢氧化镍微纳米复合材料和羟基磷灰石功能材料,拓宽松香基-无机复合功能材料的研究。本文得到以下研究结果:(1)以歧化松香为原料,通过乙醇三次重结晶提纯得到脱氢枞酸,经过酰氯化、酯化、磷化、成盐等反应合成五种新型的可分解型松香基酯表面活性剂。以红外(FT-IR)、核磁(NMR)、质谱(MS)等对五种可分解型松香基酯进行结构表征确认,并对松香基酯表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)、表面张力(γ)、HLB值、Krafft点、泡沫性能(FP)和乳化性能(EP)等进行性能研究。结果表明,五种松香基表面活性剂均具有良好的表面性能:Ⅰ、Ⅱ、SAA-Ⅲ、SAA-Ⅳ、SAA-V的CMC值分别是 4.69×l0-3、5.15×10-3、2.65×l0-3、1.71×10-3 和 1.38×10-3 mol/L,对应的 γcmc值分别为48.2、41.4、34.6、33.2和31.8 mN/m;Krafft点随碳链的增加而增大;乳化体系(石蜡/水)中分出10 mL水的时间分别为11、128、90、98和153 s;初始起泡高度分别为16、18.5、18、23和19 mm,5 min后泡沫高度变化依次为6、4、4、11.5和3.5 mm;化合物Ⅱ和V具有优异的乳化性能,SAA-Ⅳ具有优异的起泡性能,但稳泡性低。(2)通过研究化合物V即DDPD在不同pH下的乙醇水溶液中自组装性能发现其具有pH响应性;并将DDPD碱化后得到的DDPDS分别与阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDBS)和阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)进行复配研究,测试复配体系的性能。研究表明:调节DDPD乙醇水体系的浓度和pH,DDPD在水-醇溶液中可自组装形成囊泡和乳液结构。胶束在低浓度下分散性良好,自组装形成球形胶束,随浓度的增加,胶束不断聚集形成聚集体,胶束直径由200 nm聚集到3 μm。体系pH=1及pH=13时,为强酸及强碱体系,分子的亲水基团吸附大量的H+和OH-,而zata电位较高,聚集体间存在较强的排斥作用,一定程度上改变了分子的立体结构,形成堆积常数P<0.33,胶束状态为分散的囊泡结构,囊泡直径约300 nm。而当体系pH=3-11范围内时,分子自组装为球形胶束,DDPD分子堆积常数P约为0.5,但由于胶束间的排斥力弱,容易聚集形成聚集体,粒径大小为0.5-3μm。两种复配体系中,DDPDS-SDBS复配体系中,CMC实验值高于理论值,(CMC理-CMC实)/CMC 理为负值,存在较强的对抗作用,在比例为90:10时,复配体系的(CMC理-CMC实)/CMC理为-2.56,此时CMC和γcmc值最低。而DDPDS-CTAB复配体系中,CMC实验值低于理论值,(CMC 理-CMC实)/CMC 理为正,存在明显的增效作用,在比例为80:20时,复配体系的(CMC 理-CMC 实)/CMC 理达到最大值0.88,此时CMC和γcmc值最低。两种体系复配效果的差异主要是由于DDPDS为阴离子表面活性剂,与SDBS阴离子表面活性剂复配时,SDBS中亲水基团磺酸根负离子与DDPDS中亲水基团磷酸根负离子具有电荷排斥作用,所以复配呈现对抗作用,而与CTAB复配时,CTAB中的季铵盐正离子与DDPDS中亲水基团磷酸根负离子具有电荷相吸作用,减弱了 DDPDS分子间亲水基团之间的排斥作用,复配呈现协同作用。两种复配体系乳化性能和润湿性能减弱,泡沫稳定性增强。当DDPDS与CTAB以90:10复配时,CMC值是4.75×10-3 g/L,γcmc值是37.80 mN/m,分离出10 mL水的时间由153 s下降至129 s;复配体系的泡沫稳定性明显提升,DDPDS与SDBS复配时的泡沫高度变化仅有1.5 mm。当 DDPDS 与 CTAB 以 80:20 复配时,CMC 值是 0.14×10-3 g/L,γcmc 值是 25.22 mN/m;离出10 mL水的时间由153 s下降至104 s;复配体系的泡沫稳定性明显提升,DDPDS与CTAB复配时的泡沫高度无变化,泡沫稳定。(3)将DDPDS用于调控氢氧化镍微纳米复合材料的形貌,DDPD用于提供磷源用于羟基磷灰石功能材料的制备。氢氧化镍复合材料制备是以六水合硫酸镍、尿素为原料,采用DDPDS及复配体系作为辅助剂调控氢氧化镍微纳米复合材料形貌,研究反应溶剂、反应时间、表面活性剂浓度、复配体系等因素的影响,并推测氢氧化镍微纳米复合材料的机理。氢氧化镍的物相组成和形貌结构采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等技术手段分析表征。研究表明,氢氧化镍的结晶度随DDPDS的加入不断提高,促进氢氧化镍纳米片的生长;形貌随着反应时间的增加不断优化。羟基磷灰石钙功能材料制备以硝酸钙为钙源,磷酸二氢铵和DDPD为磷源,采用水热法制备羟基磷灰石功能材料,考察了分别以磷酸二氢铵和DDPD为磷源在不同pH条件下对材料形貌的影响。对羟基磷灰石材料的物相组成和形貌结构采用XRD、FT-IR和扫描电镜SEM等技术手段分析表征。结果表明:表面活性剂作为有机磷源,可以在碱性条件下快速完全水解产生磷酸根,参与化学反应,形成羟基磷灰石纳米颗粒;在酸性条件下,DDPD不仅提供磷酸根,水解缓慢,形成的羟基磷灰石以未分解的表面活性剂胶束为模板,生成空心蒲公英状材料。