NH<,4>Cl及醇对聚氧化乙烯与表面活性剂聚集体相互作用的影响

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表面活性剂与水溶性高分子之间相互作用的研究一直是备受关注,表面活性剂与高分子复合体系在石油开采、洗涤剂工业、医药卫生、乳液聚合、食品加工和涂料等领域获得最广泛的应用。表面活性剂与高分子相互作用的引入将会促使表面活性剂在高分子链上产生聚集,导致聚电解质溶液中表面活性剂分子的临界聚集浓度cac要远小于表面活性剂在纯水溶液中的临界胶束浓度cmc,与此同时,在高分子链上聚集形成的胶束或微胶束又可以修饰和改变溶液中高分子链的构象,导致溶液性质,特别是溶液的粘度和流变性质产生显著改变。本文系统测定了聚氧化乙烯(PEO)与阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)以及聚氧化乙烯与阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)复合体系水溶液的粘度行为,讨论了无机盐和有机小分子存在对表面活性剂与高分子之间相互作用的影响,取得的研究结果具体如下: 在氯化铵(NH<,4>Cl)水溶液中,聚氧化乙烯与表面活性剂之间相互作用,特别是离子-偶极相互作用(ion-dipole interaction),将会发生显著改变。对阴离子表面活性剂SDS来说,NH<,4>Cl的存在增强了PEO与SDS头部基团之间的相互作用,导致高分子链更加紧密地缠结在表面活性剂胶束表面;与此相反,对阳离子表面活性剂CTAC来说,溶解在溶液中的NH<,4>Cl显著屏蔽了PEO与CTAC头部基团之间的相互作用。我们认为这些结果的出现与PEO链上的氧原子在水溶液中表现出的负电性密切相关。在氯化铵水溶液中,铵根离子NH<+><,4>将会吸附到高分子链上,导致聚氧化乙烯表现出假性聚电解质行为。 在由醇和水组成的混合溶剂中,聚氧化乙烯与阳离子型表面活性剂CTAC之间相互作用,特别是疏水相互作用(hydrophobic interaction),将会因醇的加入发生显著改变,并且随着醇分子碳链长度的增加而增强。我们认为这主要是由于随着醇分子碳链长度的不断增加,醇分子更加容易增溶到胶束的内部,由此胶束内核表面的疏水程度有所下降,导致聚氧化乙烯碳氢链部分与胶束内核疏水相互作用不断下降,使得吸附在高分子链上的胶束扩散到溶液中成为自由的胶束,导致高分子链产生收缩。醇的加入对混合溶剂极性的影响以及醇分子增溶到胶束内部对表面活性剂电离程度的影响虽然有可能存在,但是并不起主要作用。
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