无机盐对正负离子表面活性剂复配系统流变性质的影响

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本文以三亚甲基-α,ω-双(十二烷基二甲基溴化铵)(12-3-12,2Br)/十二烷基磺酸钠(AS),烷基三甲基卤化铵/十二烷基磺酸盐复配系统为研究对象,探讨了无机盐对正负离子表面活性剂复配系统相行为和流变性质的影响,探讨了表面活性剂链长、无机离子特异性、温度对流变性质的影响,以及聚集体微观结构与流变性质之间的关系。1.在318.15 K的温度下,考察了不同浓度的NaBr和Na3P04对0.10mol·kg-112-3-12,2Br/H20系统和12-3-12,2Br/AS复配系统相行为和流变性质的影响。当NaBr和Na3P04浓度分别增大到约0.28mol·kg-1和0.93mol·kg-1时,与常规的烷基三甲基卤化铵不同的是12-3-12,2Br/无机盐水系统能发生双水相分离。随着无机盐浓度的增大,12-3-12,2Br/AS/无机盐水复配系统的双水相区和各向同性单相区的剪切粘度峰均向远离等摩尔比的方向移动,且剪切粘度峰值减小,当无机盐浓度增加到一定程度时,剪切粘度峰消失。在无机盐诱导12-3-12,2Br/H2O均相系统发生双水相分离的过程中,系统的剪切粘度也有峰值出现,随着盐浓度增大,其流变行为变化规律如下:近牛顿流体→负触变性流体→近牛顿流体(粘度峰附近)→触变性流体。对于12-3-12,2Br/AS/盐水复配系统,在12-3-12,2Br过量的各向同性单相区,在低盐浓度下,随着复配系统中AS含量增大,其流变行为变化规律如下:近牛顿流体→负触变性流体→复合触变性流体→触变性流体。在高盐浓度下因12-3-12,2Br盐水溶液自身流变性质的改变,复配系统的流变行为变化规律有所不同,其共同规律是处于双水相区边界附近的各向同性单相系统均为触变性流体,表明这类双水相分离起源于触变性流体。与Na3PO4相比,NaBr对系统的相行为和流变行为均表现出更显著的无机盐效应,这与表面活性剂离子头基以及无机反离子的水亲和性匹配有关。2.对于十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)/AS/H2O和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)/AS/H2O复配系统,考察了由复配系统自身反离子形成的无机盐对复配系统相行为和流变性质的影响。研究表明:对于CTAC/AS/H2O或CTAB/AS/H2O复配系统,随着NaCl或NaBr的浓度增大,复配系统的双水相区和各向同性单相区的剪切粘度峰均向远离等摩尔比的方向移动,且AS过量的各向同性单相区的粘度峰值小于正离子表面活性剂过量的各向同性单相区的粘度峰值。在AS过量各向同性单相区的粘度峰值随NaCl或NaBr浓度的增大先升高,但升高程度较小,且当浓度达到一定程度时剪切粘度峰基本保持不变;在CTAC过量的CTAC/AS/H2O复配系统各向同性单相区的粘度峰值随NaCl浓度的增大而升高,但是随着无机盐浓度的增加,粘度增大趋势降低;在CTAB过量的CTAB/AS/H2O复配系统各向同性单相区的粘度峰值随NaBr浓度的增大先增高后减小。粘度峰值的大小与表面活性剂的链长和表面活性剂分子间相互作用强弱有关,并从无机反离子的静电屏蔽效应对离子头基间静电相互作用的影响方面进行了讨论。3.考察了溴化季铵盐(DTAB、CTAB、STAB)/AS/H2O复配系统流变性质的链长效应,以及具有不同无机盐反离子的CTAY/XAS/H2O复配系统相行为和流变性质的无机离子特异性效应。结果表明,链长越长,复配系统更易形成蠕虫状胶束,粘度峰值随链长增长而增高。对于具有不同无机盐反离子的CTAY/AS/H2O(Y=F-, Cl-, Br-, NO3-(1/2SO4)-)复配系统或CTAB/XAS/H2O(X=Li+, Na+, K+)复配系统,无机盐反离子对阳离子表面活性剂或阴离子表面活性剂过量的双水相区及各向同性单相区剪切粘度峰的影响和表面活性剂离子头基与无机反离子的水亲和性匹配有关,并用Collins提出的水亲和性匹配的概念进行了讨论。
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