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物质结构决定其性质,构效关系的研究是通过分析物质结构与性质的关系,得到这两者的一般规律。关于表面活性剂的构效关系研究,虽然已总结出许多经验规律,但由于表面活性剂分子结构的复杂性(油水两亲性结构),导致已知的表面活性剂构效关系规律尚不足以指导人们能动地根据具体需要自由地进行表面活性剂分子设计。目前,表面活性剂分子与其性质之间的构效关系研究大多从表面活性剂亲水基(比如类别)和疏水基(比如长度)两个角度开展,也有少量研究从表面活性剂的同分异构现象角度切入。但分别从亲水基、疏水基以及同分异构体三个不同的角度,系统地考察表面活性剂分子与其性质之间构效关系的研究还不多见。因此,为了进一步补充和完善表面活性剂分子与其性质之间构效关系的研究,本课题设计合成了烷基醇邻苯二甲酸单酯盐(PASn)、烷基醇间苯二甲酸单酯盐(IASn)和烷基醇对苯二甲酸单酯盐(TASn),其中n分别取12、14和16,共九种物质;然后分别从亲水基、疏水基和同分异构体三个角度,系统地考察表面活性剂分子与其表(界)面性能的构效关系;并选取异构体中耐盐性能最好的PASn,尝试构筑蠕虫状胶束,考察其蠕虫状胶束体系的耐盐性能。本文研究范围内,涉及的主要研究内容和结论概括如下:(1)PASn、IASn和TASn的合成与表征以烷基醇(C12、C14、C16)、邻苯二甲酸酐为原料,通过酯化反应合成PASn;以烷基醇(C12、C14、C16),间苯二甲酰氯和对苯二甲酰氯为原料,通过酯化反应合成IASn和TASn,并利用核磁共振氢谱(1H NMR)和电喷雾质谱(ESI-MS)等手段,验证了分子结构,通过两相滴定法得到其纯度为98.00±0.50%。(2)PASn、IASn和TASn分子与表(界)面性能的构效关系研究分别从有无苯环和酯键结构(亲水基)、烷基醇链长(疏水基)以及酯键和羧基在苯环上的取代位置(同分异构体)这三个角度探究表面活性剂分子与Krafft温度(KT)、表(界)面张力、泡沫性能、乳液性能和碱水解性能的构效关系。结果表明:(1)与十二酸钠(SL)的KT(25.0oC)相比,KT(PAS12)低8.6 oC,KT(IAS12)低4.3 oC,TAS12降低KT的效果则较差(KT(TAS12)=32.3 oC);随着烷基醇链长(n)的增加,PASn、IASn和TASn的KT均逐渐增大,满足KT=an+b的关系;当n相同时,KT(PASn)T(IASn)T(TASn)。(2)与SL相比,cmc(PAS12)cmc(PAS12)<γcmc(SL),σcmc(PAS12)<σcmc(SL);随着n的增加,PASn、IASn和TASn的cmc和n之间满足经验公式lg(cmc)=A-Bn,且γcmc和σcmc也随n的增加逐渐减小;n相同时,cmc、γcmc和σcmc也按照PASn-IASn-TASn的顺序,呈减小趋势。(3)PAS12具有比SL更好的发泡力和泡沫稳定性;随着n的增加,PASn、IASn和TASn的发泡力逐渐减弱,其泡沫初始高度(h0)与n之间满足h0=m-kn的关系,但是泡沫稳定性随着n的增加逐渐增强;n相同时,异构体间按照PASn-IASn-TASn的顺序,发泡力逐渐增强。(4)相同质量浓度PAS12和SL稳定的乳状液静置5天后,PAS12稳定的乳状液具有更好的稳定性;基于PASn、IASn和TASn的乳状液体系的稳定性随着n增加逐渐增强。(5)浓度略大于cmc的十二醇苯二甲酸单酯盐在pH=13.00时碱水解导致胶束瓦解的时间按照PAS12-IAS12-TAS12的顺序逐渐增长。(3)PASn蠕虫状胶束体系的构筑及其耐盐性研究选取异构体中耐盐性能最好的PASn,从疏水基(烷基醇链长n)的角度,探究n对PASn构筑蠕虫状胶束的影响。结果表明,PAS12体系随着浓度的增大,其粘度基本不变,呈低粘度牛顿流体特征,而PAS14和PAS16体系随着浓度的增大,体系粘度逐渐增加,尤以PAS16体系粘度最大;随着pH的降低,PAS14和PAS16体系的粘度逐渐增大,且分别在pH为7.02和7.66时,蠕虫状胶束体系粘度达到最大值。随着n的增加,对比PAS14和PAS16的高粘度pH范围,可以发现,PASn高粘度pH范围逐渐变宽,具体为PAS14(pH:6.89-7.66)和PAS16(pH:6.76-10.20)。当pH=12.00时,发现PAS16中的酯键发生水解反应,导致PAS16分子结构瓦解。通过Cryo-TEM观察,PAS16(100 mmol/L,pH=7.66)形成的蠕虫状胶束的结构呈纤维状,其横截面直径约6 nm、但长度约700 nm-2μm不等。探究了PAS16体系对无机盐的耐受性。结果表明,PAS16对NaCl、CaCl2和FeCl3都具有一定耐受性,且均优于SL;其中对NaCl的耐受性最好,30 oC下,可以耐受自身浓度26倍的NaCl(约为饱和NaCl溶液浓度的1/2)。