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随着表面活性剂和它们的混合体系被越来越广泛的应用，例如在提高石油采收率、生理机制研究等等领域的重要价值，对这些体系物理化学性能的研究引起了人们广泛的关注。本论文利用核磁共振自旋-晶格和自旋-自旋弛豫时间（T1、T2），自扩散系数（D）以及2D NOESY等实验技术对现今表面活性剂在水溶液中聚集行为研究的三个较为典型的体系进行了实验和讨论。具体包括（1）利用T1、T2、D和2D NOESY实验技术对含有直链、支链和聚氧乙烯基链结构的十四烷基硫酸钠表面活性剂在水溶液中胶束水合层的结构，胶束的相对尺寸，胶束疏水内核中烃链的堆积程度和排列等信息进行了比较；（2）利用NMR自扩散数据讨论了在不同比例的阳离子-非离子型表面活性剂混合水溶液中，十六烷基三甲基溴化胺（CTAB）与Triton X-100的相互作用参数BM、混合临界胶束浓度、两种溶质在混合溶液中各自的临界胶束浓度、混合胶束组成以及微观结构等信息，为深入认识胶束的混合机理提供了实验和分析方法；（3）用T1、T2、D和2D NOESY实验技术分别对阴离子型表面活性剂在水溶液中与阴离子型和非离子型聚合物分子间相互作用进行了探讨，包括聚丙烯酰胺（PAM）／正十二烷基硫酸钠（SDS）、苄醚树枝体疏水改性聚丙烯酰胺（PDAM）／SDS及聚乙二醇（PEG）／正十二烷基磺酸钠（SDSN）三类混合体系。分析结果表明对于PAM+SDS体系，PAM分子的存在使SDS的临界胶束浓度值降低；同时受SDS浓度不断增加的影响，PAM分子链更加伸展。对于不同PDAM浓度的两组PDAM+SDS体系，观察到PDAM的浓度大于气临界聚集浓度之后特殊的自组装性能。对于PEG+SDSN混合体系，2D NOESY实验提供了PEG被SDSN胶束增溶的直接证据。本论文通过NMR技术研究在不同体系中表面活性剂分子聚集行为的具体应用，展现了NMR技术在该领域研究的特点和优点。