有机盐/阳离子表面活性剂体系自组装增粘机理的分子模拟研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:mucao_xkhl
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表面活性剂是一种可以显著降低液体表面张力的物质,具有固定的亲水亲油基团,并且在溶液的表面可以定向排布。在水溶液中,表面活性剂可以自发形成各式各样的有序胶束结构,例如:球形胶束、棒状胶束、蠕虫状胶束、六角束胶束、双分子层胶束、囊泡等等,这些有序胶束结构有着不同的应用价值,具有十分广阔的应用前景。球形胶束、囊泡可以作为药物输送载体,将药物定向输送到病变部位,大幅度降低药物对生物体正常组织的毒副作用;六角束胶束可以作为模板制备分子筛,广泛应用于分离、催化、传感器等领域;当蠕虫状胶束的浓度达到一定程度时,胶束将会发生缠绕现象进而逐渐形成类似于网状的结构,正是这种网状结构的形成使得胶束具备较好的粘弹特性。现阶段,表面活性剂体系的粘弹性研究基本上以采用实验的方法为主,很难观测到表面活性剂自组装的详细微观过程,无法精确获得表面活性剂组装体结构与性能之间的具体关系,对于高性能表面活性剂的研发产生了极大的阻碍效应。基于此,本论文拟利用粗粒度分子动力学模拟的方法,研究表面活性剂的自组装过程及微观机理,弥补实验观察的相关不足之处,进一步探索有机盐对阳离子表面活性剂体相自组装及剪切粘度的影响机理。蠕虫状胶束的构筑一般需要较高的表面活性剂浓度(约在30%以上),在实际应用中利用价值较低,因此,在构筑蠕虫状胶束时如何降低表面活性剂的使用浓度有着重要的实际意义。本文对比研究了芳香族盐(Na Sal、2SHNC)不同类型对阳离子表面活性剂R14HTAB体系自组装的影响机理,分析各种形貌胶束(球形胶束、棒状胶束、蠕虫状胶束、支化胶束、囊泡)自组装过程及微观结构特征,揭示了有机盐对表面活性剂自组装形貌和粘弹性性能的影响机制,为有机盐/阳离子表面活性剂蠕虫状胶束的设计、构筑以及在工程中的应用提供一些理论指导。本论文中,我们研究了有机盐对表面活性剂自组装及其组装体增粘机制,充分利用了分子动力学模拟的计算速度快、节约成本等优点,提出了一种胶束长度的评判方法,进一步理解了微观机理,补充了实验研究的不足,为理论研究及实际应用提供了新角度。
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