论文部分内容阅读
近年来,疏水基为柔性烷烃链的表面活性剂的自组织行为得到了广泛的研究,而对含有刚性疏水基团的表面活性剂的自组织行为研究较少。本课题以松香的高附加值利用为目标,以松香的重要衍生物脱氢枞酸为原料,合成了两类松香基表面活性剂,并研究其相关性能。主要研究内容如下:1.以脱氢枞酸为原料,通过一系列反应步骤,将偶氮苯基团引入脱氢枞酸的刚性疏水骨架中,合成了一种疏水基团近乎全刚性的表面活性剂R-azo-Na。通过1H NMR、13C NMR和HRMS等研究手段确证了产物的结构与纯度。尽管分子内含有26个碳原子,但R-azo-Na分子仍具有较好的水溶性,在25°C时的溶解度达到88 mmol?L-1。2.通过表面张力法和荧光探针法研究了表面活性剂R-azo-Na在紫外光照前后的聚集行为。结果表明,由于表面活性剂中较大刚性基团的存在,R-azo-Na在紫外光照前后的聚集能力有极大的差异,体现出刚性结构分子在光响应表面活性剂体系中所发挥的特殊作用。trans-R-azo-Na具有极强的乳化能力,在浓度为0.5 mmol?L-1时,正癸烷/水乳状液能稳定60天以上,该体系也具有良好的光响应性能。trans-R-azo-Na可以形成稳定的泡沫。在浓度分别为0.3、1、2和4 mmol?L-1时,泡沫半衰期分别为636、656、976和872 min。动态表面张力的结果表明,trans-R-azo-Na在界面上的脱附/吸附过程存在较大的吸附能垒,是泡沫稳定的原因。当用紫外光照射稳定泡沫时,泡沫迅速破裂,表现出对光的即时响应性能,显示出极高的光响应效率。3.以脱氢枞酸为原料,在分子内引入含柔性链的氨基酸基团,合成了一系列松香基氨基酸表面活性剂R-6、R-6-2和R-6-6,通过1H NMR和HRMS分析,确证了化合物的结构与纯度。通过表面张力法和荧光探针法研究了三种表面活性剂的表面活性。该系列表面活性剂的聚集能力随氨基酸单元碳原子数的增加而明显增强。三种表面活性剂都具有良好的稳泡性能和乳化性能,其中R-6-2的泡沫半衰期高达2983 min,稳泡性能和乳化性能优于R-6和R-6-6。通过等温滴定微量热技术(ITC)研究了三种表面活性剂在水溶液中的胶束化热力学,三种表面活性剂胶团的形成过程为熵驱动过程,水分子的移除在胶束的形成过程中占主导作用。4.合成了头基附近含有4个羟基的季铵盐双子表面活性剂12(2OH)-3-12(2OH),并研究了松香基氨基酸表面活性剂R-6对其液晶性能的影响。12(2OH)-3-12(2OH)可以在较低温度下形成离子液晶,具有较宽的液晶形成区间,并且该液晶相还具有特殊的相变热缓释性能。随着R-6的加入,由于体系粘度增加的原因,液晶难以呈现明显的偏光纹理,但并不影响12(2OH)-3-12(2OH)液晶相的相变热缓释性能。相关研究为松香基表面活性剂在调节溶剂性能,构筑具有特殊性能的复杂流体体系提供了思路。