几种脂肪酸盐复配系统的刺激响应性研究及分子动力学模拟

来源 :湖南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaojinzhu123
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对外部刺激具有响应性的智能胶束是近年来研究的热点之一。本论文以脂肪酸盐表面活性剂为研究对象,构筑具有p H、CO2和温度刺激响应的复配系统。结合稳态流变、动态流变、动态光散射、核磁共振波谱、透射电镜和分子动力学模拟等技术,系统的研究了胶束系统的流变性质与刺激响应机理。1.以油酸钠(Na OA)与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)构筑p H和CO2双刺激响应复配系统。在298.15 K下,xCTAB=0.69的CTAB/Na OA/H2O复配系统为倒置不流动的凝胶。向该系统中加入乙酸,在其p H敏感区域,当p H由6.81减小到5.96时,系统粘度下降4个数量级。当向该系统中通入CO2时,无色透明凝胶转变为粘度很小的透明溶液,这两种刺激响应都具有良好的循环可逆性。通过实验与分子动力学模拟相结合的方法,提出了该系统的双重刺激响应机理。MD模拟结果表明,在水中,由于OA-与CTA+头基间存在静电吸引作用和尾链间存在疏水作用,随着模拟时间的增加,OA-可以很快地进入由CTA+预组装的胶束片段中,形成一个混合胶束片段,OA-和CTA+排列紧密。对于加入乙酸或通入CO2后的系统,部分OA-质子化生成油酸(HOA),OA-的有效浓度减小,系统中阴、阳离子表面活性剂间的静电吸引作用减弱,在OA-结合到预组装胶束片段形成混合胶束及HOA的增溶过程中,阴、阳离子表面活性剂排列松散,由原来的一个预组装胶束片段断裂成几个小混合胶束片段。实验结果表明,在CTAB/Na OA/H2O复配系统加酸或通CO2后,发生微观结构由蠕虫状胶束向短棒状胶束的转变,宏观相行为由不流动凝胶向低粘度溶液的转变。2.肉豆蔻酸钠(SM)与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)构筑复配系统有良好的温度、p H和CO2刺激响应性。课题组曾经研究过该系统的温度刺激响应性,本文研究其p H和CO2刺激响应性。实验结果显示,50 mmol·kg-1 CTAB/15 mmol·kg-1 SM/H2O复配系统具有良好的p H刺激响应性,当p H从6.81减小到5.58时,该系统粘度下降了4个数量级,并且发现该系统也具有良好的CO2刺激响应性和循环性。利用实验与分子动力学模拟相结合的方法,通过分析聚集体微观结构、阴阳离子表面活性剂之间相互作用能的改变、以及径向分布函数的变化,探究该系统具有p H和CO2刺激响应的原因。3.以月桂酸钠(SL)和N(α)-棕榈酰基-L-赖氨酸甲酯盐酸盐(PLM)构筑的阴阳离子表面活性剂复配系统具有较好的温度以及p H刺激响应性。实验结果显示,在室温附近,PLM/SL/H2O复配系统的粘度在温度升高7 K左右时下降了4个数量级,表现出较好的温敏性。选取55 mmol·kg-1 PLM/10 mmol·kg-1SL/H2O系统研究其p H刺激响应,当p H从3.81减小到2.60时,该系统粘度下降了4个数量级,这是因为当p H降低,部分SL质子化生成月桂酸,与阳离子表面活性剂的结合能力减弱,进而影响系统的相行为和流变性质。
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