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表面活性剂能够在界面上吸附和溶液中自组装形成胶束,从而具有有效降低表界面张力、乳化、发泡和増溶等重要性能。对于使用范围广泛、用量最大的离子型表面活性剂(ISAA)而言,上述性能发挥的良好与否和其Krafft温度(KT)有着密切的关联。KT过高则意味着ISAA的水溶性较差,将会极大地制约ISAA在水相体系中相关性能的展现。为此,人们常用“裁剪”表面活性剂的分子结构、添加化学物质和表面活性剂复配等方法来改变ISAA的KT。这几种方法中,“表面活性剂复配”可以可逆地调控ISAA的KT,但需不断地向复配体系中添加表面活性剂,而其他方法仅能单调地改变KT。关于“如何简洁有效而可逆地调控ISAA的KT”文献少有报导,为此,本文借鉴开关表面活性剂的构筑策略,分别采用CO2/N2和氧化还原(Redox)两种开关方法简洁有效而可逆地调控ISAA的KT;进而,对含硒烷基磺酸钠的KT实现了CO2/N2和Redox双重开关的可逆调控。在本文研究范围内,主要的研究内容和结论概括如下:(1)离子型表面活性剂的合成与表征合成了十四烷基磺酸钠(C14SS)、3-癸烷基硒-1-丙烷基磺酸钠(C10SeC3SS)、3-十二烷基硒-1-丙烷基磺酸钠(C12SeC3SS)、3-十四烷基硒-1-丙烷基磺酸钠(C14SeC3SS)、3-十四烷基硒-1-丙烷基硫酸酯钠(C14SeC3AS)和3-十四烷基硒-1-丙烷磺基甜菜碱(C14SeC3SB)。分别用核磁共振氢谱(1H NMR)、核磁共振硒谱(77Se NMR)和电喷雾电离质谱(ESI-MS)等方法验证合成产物的分子结构。接着用两相滴定法测定C14SS、C10SeC3SS、C12SeC3SS、C14SeC3SS和C14SeC3AS的纯度,用反相高效液相色谱法测定C14SeC3SB的纯度。(2)CO2/N2法调控烷基磺酸钠的KT由于叔胺具有良好的CO2/N2开关性能,在含有N,N,N,N-四甲基乙二胺(TMEDA)或三乙醇胺(TEOA)的烷基磺酸钠(CnSS,n=12,14,16)水溶液中,鼓入CO2能有效降低CnSS的KT,接着鼓入N2能有效升高CnSS的KT;交替的鼓入CO2和N2可以有效调控CnSS的KT至少10次。TMEDA/CnSS摩尔比为2.5时,鼓入CO2,将C12SS的KT从36.7±0.2 oC降至18.0±0.2 oC,降低了18.7 oC,接着鼓入N2,其KT上升至30.0±1.5 oC,调控幅度为12.0 oC;C14SS和C16SS的KT分别降低了16.2 oC和12.3 oC,调控幅度分别为8.9 oC和8.5 oC。TEOA/CnSS摩尔比为5时,鼓入CO2使C12SS、C14SS和C16SS的KT降低了15.0 oC、12.0 oC和11.9 oC,在交替鼓入CO2和N2时,C12SS、C14SS和C16SS的KT调控幅度为10.0 oC、8.8 oC和8.5 oC。相比之下,TMEDA的碳酸氢盐降低C12SS、C14SS和C16SS的KT效率高于TEOA的碳酸氢盐。随着碳链长度的增加,TMEDA或TEOA的碳酸氢盐降低CnSS的效能减小,CO2/N2调控CnSS的KT幅度也变小。(3)Redox法调控烷基硒丙烷基型表面活性剂的KT在C14SeC3SS、C14SeC3AS和C14SeC3SB水溶液中,加入H2O2可以将其KT从54.2±0.4 oC、38.6±0.2 oC和>90 oC分别降低至1.4±0.2 oC、1.3±0.3 oC和0.5±0.3 oC,调控幅度可高达90 oC。然后向C14SeC3SS和C14SeC3AS水溶液中加入Na2SO3可以使其KT上升至57.7±0.3 oC和41.1±0.2 oC,交替的加入H2O2和Na2SO3,能够可逆调控其KT至少10次;向C14SeC3SB水溶液加入Vc可以使其KT恢复至>90 oC,交替加入H2O2和Vc,能够可逆调控其KT至少5次。通过1H NMR、77Se NMR和ESI-MS等手段对Redox过程中C14SeC3SS,C14SeC3AS和C14SeC3SB分子结构进行研究,硒在-Se-和-Se(=O)-之间交替变化。Redox前后C14SeC3SS,C14SeC3AS和C14SeC3SB均为表面活性剂。(4)CO2/N2-Redox法双重调控烷基硒丙烷基磺酸钠的KT利用上述方法调控KT幅度的差异,用CO2/N2-Redox双重调控CnSeC3SS(n=10,12,14)的KT,向CnSeC3SS(n=10,12,14)水溶液(TMEDA/CnSeC3SS摩尔比为1:1)鼓入CO2,将其KT从23.4±0.2 oC、42.5±0.3 oC和52.2±0.2 oC分别降低至9.0±0.2 oC、18.6±0.2 oC和18.0±0.2 oC;接着加入H2O2使其KT进一步分别降低至0.5±0.2 oC、0.3±0.1 oC和0.9±0.1 oC;然后加入Na2SO3使其KT分别上升至23.3±0.1 oC、33.7±0.1 oC和43.3±0.2 oC;再鼓入N2使其KT继续分别上升至31.3±0.1 oC、45.7±0.3 oC和51.8±0.1 oC。上述可逆循环至少可以进行5次。