（物理化学专业论文）聚合物表面活性剂相互作用研究.pdf

山东大学硕士学位论文中文摘要 摘要 水溶性聚合物特别是聚电解质与表面活性剂相互作用， 因为其在许多工业领 域、 两亲分子自 组 装、生命科学中 有很多重要 应用，近年来深受研究者的关 注。 大量研究表明， 表面活性剂与高分 子聚合物复配体系， 既可减少表面活性剂 或聚合物的用量， 也显著 提高体系的性能。 而且， 聚合物与表面活性剂的复配还 可能产生许多新奇的物理化学性质和功能。 随 着先进仪器在胶体与界面科学中的 应用， 国内 外学者已 采用大量的先进手 段 对表面活 性剂/ 聚合物复配体 系的性质与 有序聚集体结构进行了深入的研究。 主要 包括核磁共振 ( n m r ) 、电子m 旋共振( e s r ) 、 表面张力测定、小角度 x - r a y 散 射( s a x s ) 、 小角 度中子散射( s a n s ) 、 激光光散 射( l l s ) 和冷冻刻 蚀电子显微镜 ( f f - t e m ) 等研究。 这些研究使人们从 分子水平对表面活性剂 / 聚合物复配体系有 序聚集体进行认识，能够获得有关有序聚集体结构的大小、形状、 水化作用以及 聚合物分子形态等方面的信息，从而对认识表面活性剂/ 聚合物相互作用规律， 对表面活性剂/ 聚合物体系的应用具有重要的意义。 本 文采用先进的仪器手段 l l s , e s r , s a x s , f f - t e m 等对单链长和双链 长阴离子表面活性剂与非离子和阳离子聚合物复配体系的性质、 聚集行为及相互 并作 用机理等进行了 系统的 研究， 合成了新型g e m i n i 型阳离子聚合物， 对其物 理化学性质进行了研究。这些研究方法对所选择体系的研究，尚未见文献报道。 研 究 结 果 对 单 链 长 和 双链 长 阴 离 子 表 面 活 性 剂 与g e m in i 型 阳 离 子复 配 体 系 在生 命科学领域、 石油开采和废水处理等领域具有一定指导意义。 本论文共有四部分: 表面活性剂/ 聚合物体系研究进展 评述了 表面活性剂/ 聚合物体系研究， 对现代仪器在表面活性剂和聚合物的 应用进行了 详细的 评述，特别对核磁共振技术( n m r ) 、电子自 旋共振技术( e s r ) , 激光光散射技术( l l s ) 和小角度 x - r a y散射技术( s a x s ) 在表面活性剂/ 聚合物体 系研究取得的进展进行了详细的评述。 山东大学硕士学位论文中文摘要 二激光光散射和电 子自 旋共振研究十二烷基硫酸钠与聚乙 烯毗咯 烷酮的相互作用 应用动 态激光光散射( d l s ) 和电子自 旋共振 ( e s r ) 测定， 研究了 单链长阴 表面 活 性 剂 十 二 烷 基 硫 酸 钠 ( s d s ) 与 聚 乙 烯 毗 咯 烷 酮 (p v p ) 的 相 互 作 用 。 b l s 测 定 结 果 表明: s d s 在水中形成动力学半径 r ,) 约为6 1 m n 的 胶束 聚集体，p v p 在水 中 卷曲成动力学半径 约为1 2 m n 的线圈; d l s 确定的s d s 临界 胶束浓度( c m c ) 为6 .4 x1 0 -3 m o l - l - ; p v p 与s d s 具有强的相互作用， p v p 分子缠绕 在 s d s 胶 束聚集体的周围， 屏蔽了s d s胶束聚集体表面碳氢基团与连续水相的接触。 e s r 结果表明:自由 基探针 5 - d o x y l s t e a ri c a c i d 在s d s 形成胶束聚集体后， 从一个极 性较强的连续相转变到极性较小的胶束聚集体内 核中， 胶束聚集体内核的微粘度 较纯水的大，s d s与p v p复合聚集体的微观粘度较 s d s胶束溶液的大; e s r确 定s d s 的c m 。 为6 . 8 x 1 0 - 3 m o 1 -l -. 1 三檄光光散射研究双链长阴离子二( 2 一 乙基己基) 玻拍酸酷磺酸钠 ( a o t ) 与聚乙 烯毗咯烷酮( p v p ) 的 相互作用 应用激光光散 射( d l s ) 技术测定，研究了 双链长阴 离子表面活性剂二( 2 一 乙基 己 基) 393n酸醋 磺酸 钠( a o t ) 的物理化学性质及 a o t与 聚乙 烯毗咯烷 酮( p v p ) 的 相互作用。d l s 测定结果表明: a o t在水中 形成不同 形状的 胶束:球形胶束， 其动力学半径 r ,) 在 6 1 . 8 - 6 5 .2 m n之间;棒状胶束，动力学半径 约为 4 4 1 7 . 5 m n e d l s 确定的a o t的临界 胶束 浓度为3 . 7 x 1 0 m o 1 -l ， 此值比 用表面 张力测定的结果低。p v p在水中卷曲成动力学半径 约为 1 2 r u n的线圈， p v p /a o t 具 有 较 强的 相互 作 用， 但 弱 于p v p / s d s 体 系， a o t 与p v p 形 成 聚 集 体 在动力学半 径 在1 1 - 1 3 n m范围内， 即s d s 聚集体分布在p v p 缠绕线团内 。 其 作用模式及复 合体结构与s d s / p v p 相互作用形成的 聚集体结构不同。 山 东大学硕士学位论文中 文摘 要 四g e m i n i 型阳离子聚合物的合成及其与十二烷基硫酸钠相互作用 的研究 合成了g e m i n i 型阳离子水溶性共聚物，并利用 h n m r技术确定了该 共聚 物的化学组分。 通过表面张力测定，结 合s a x s . f f - t e m皿流变学等技术手 段 系统地研究了该g e m i n i 型阳 离子共 聚物与s d s 的相 互作用、 物理化学性质和形 成的复合聚 集体的 结构。实 验结 果表明: g e m i n i 型阳离子水溶性共聚物与 s d s 间具有较强的相互作用， 复合体系具有较强的表面活性; 而且在一定的表面活性 剂和聚合物 浓度时能 形成不同的相区: 单相( 1 d ) ) 、两相 ( 2 0 ) 、甚至三相( 3 0 ) ; 复 配体系表现出不同的流变学性质。s d s与 g e mi n i 型阳离子水溶性共聚物在大于 一定浓度后形成由 球形到棒状胶束的转变聚集体复合结构。 这些结果对探索这类 g e m i n i 型阳离子水溶性共聚物在污水中除去阴离子洗涤剂提供了实验依据。 关键词: 表面活性剂 聚合物 相互作用小角 度 x - r a y散射 冷冻刻蚀电 子 显微镜 山东大学硕士学位论文英文摘要 ab s t r a c t t h e r e i s a g r o w i n g a tt e n t i o n i n t h e s t u d i e s o f t h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n w a t e r s o l u b l e p o l y me r s , e s p e c i a l p o l y e l e c t r o l y t e s , a n d s u r f a c t a n t s , b e c a u s e t h e s e i s s u e s a r e r e l a t e d t o t h e a m p h i p h i l e m o l e c u l a r s e l f - as s e m b l i e s , m a n y p h e n o m e n a i n b io c h e m i s t ry , a n d a p p l i c a t i o n s . s u r f a c t a n t s o f t e n n e e d t o b e m i x e d w i t h p o l y m e r s b e f o r e u s e . t h e s e m i x e d s y s t e m s h a v e m a n y g r e a t a p p l i c a t i o n s in l i f e s c i e n c e , c h e m i s t ry , m e d i c in e , mi n i n g , o i l - r e c o v e ry i n d u s t r y a n d c o m m o d i t i e s . b y m i x i n g , t h e a m o u n t o f s u r f a c t a n t s o r p o l y me r s n e e d e d c o u l d b e r e d u c e d w h i l e t h e f u n c t i o n s o f t h e s y s t e m s c a n b e e n h a n c e d . wh a t s m o r e , m a n y n e w p r o p e r ti e s a n d a p p l i c a t i o n s e m e r g e b y m i x i n g s u r f a c t a n t s a n d p o l y m e r s i n a q u e o u s s o l u t i o n s . a l o n g w i t h t h e u s e o f a d v a n c e d i n s t r u me n t s i n c o l l o i d a n d i n t e r f a c e s c i e n c e s , t h e p r o p e rt i e s o f s u r f a c t a n t / p o l y m e r m i x e d s y s t e m s a n d t h e a g g r e g a t e s t r u c t u r e s f o r m e d b y m i x e d s y s t e ms b y m a n y r e s e a r c h e r s a t h o m e a n d a b o a r d h a v e b e e n s t u d i e d i n d e t a i l s b y m e a n s o f n e w t e c h n i q u e s i n r e c e n t y e a r s . t h e s e n e w t e c h n i q u e s m a i n l y i n c l u d e n u c l e u s m a g n e t i c r e s o n a n c e ( n mr ) , e l e c t r o n s p i n n i n g r e s o n a n c e ( e s r ) , s u r f a c e t e n s i o n m e as u r e m e n t s , s m a l l - a n g l e x - r a y s c a tt e r i n g ( s a x s ) , s m a l l - a n g l e n e u t r o n s c a tt e r i n g ( s a n s ) , l ase r l i g h t s c a tt e r i n g ( l l s ) a n d f r e e z e - fr a c t u r e t r a n s m i s s i o n e l e c t r o n m i c r o s c o p y ( f f - t e m ) . t h e s e n e w t e c h n i q u e s m a k e s i t p o s s i b l e f o r p e o p l e t o s t u d y t h e s u r f a c t a n t / p o l y m e r mi x e d s y s t e m s a n d t h e a g g r e g a t e s fr o m a m o l e c u l a r l e v e l , a l s o c a n t h e y p r o v i d e u s e f u l i n f o r m a t i o n s u c h as t h e s i z e a n d m o r p h o l o g y o f t h e a g g r e g a t e s , t h e h y d r a t i o n f o r c e a n d t h e m o r p h o l o g y o f s i n g l e p o l y me r o r s u r f a c t a n t mo l e c u l e . u n d e r t h e u n d e r s t a n d i n g o f t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s o b t a i n e d b y t h e s e t e c h n i q u e s , p e o p l e m a y f i n d m o r e c o m m o n a n d m o r e f u n d a m e n t a l r u l e s f o r s u r f a c t a n t / p o l y m e r m i x e d s y s t e m s a n d t h u s t h e a p p l i c a t i o n s o f t h e s e s y s t e m s c a n b e g r e a t l y b r o a d e n e d . 玩t h e p r e s e n t t h e s i s , w e i n v e s t i g a t e d t h e p r o p e r t i e s a n d t h e a g g r e g a t e b e h a v i o r o f v a r i o u s m i x e d s y s t e m s 妙 u s i n g s i n g l e - c h a i n e d o r d o u b l e - c h a i n e d a n i o n i c s u r f a c t a n t s i v 山东大学硕士学位论文英文摘要 a n d n o n - i o n i c o r c a t i o n i c p o l y m e r s , r e s p e c t i v e l y . a l s o g i v e n i s t h e m e c h a n i s m o f t h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n t h e s u r f a c t a n t s a n d t h e p o l y me r s . n e w t e c h n i q u e s i n o u r l a b i n c l u d i n g l l s , e s r , s a x s a n d f f - t e m w e r e e m p l o y e d . w e a l s o s y n t h e s i z e d a n o v e l g e mi n i - c a t i o n i c p o l y m e r ( a b b . c a t - p o l y me r ) a n d i n v e s t i g a t e d i t s p h y s i c o c h e m i c a l p r o p e rt i e s . t o o u r k n o w l e d g e , t h e r e a r e n o r e p o rt s a b o u t t h e p r o p e rt i e s a n d a g g r e g a t e b e h a v i o r s b y u s i n g t h e n e w够 c h n i q u e s m e n t i o n e d a b o v e f o r t h e c h o s e n mi x e d s y s t e ms . o u r r e s u l t s a r e g r e a t u s e f u l a n d c o u l d b e u s e d a s r e f e r e n c e s f o r t h e a p p l i c a t i o n s o f s u r f a c t a n t / p o ly m e r m i x e d s y s t e ms i n l i f e s c i e n c e , o i l - r e c o v e ry i n d u s t ry a n d s e w a g e f a r m s . 1 ; a d v a n c e s i n mi x e d s u r f a c t a n t / p o l y me r s y s t e ms t h e a d v a n c e s i n mi x e d s u r f a c t a n t / p o l y m e r s y s t e ms w e r e s u m ma r i e d a n d r e v i e we d. th e p o l y m e r s ( nmr ) , w e r e a p p l i c a t i o n s o f a d v a n c e d e q u i p m e n t s i n t h e s t u d i e s o f s u r f a c t a n t s a n d r e v i e w e d a n d w e f o c u s e d o n t h e r e s u l t s o f n u c l e u s ma g n e t i c r e s o n a n c e e l e c t r o n s p i n n i n g r e s o n a n c e ( e s r ) , s m a l l - a n g l e x - r a y s c a tt e r i n g ( s a x s ) , a n d l a s e r l i g h t s c a tt e r i n g ( l l s ) . 2 . l l s a n d e s r s t u d y o f mi x e d s y s t e m o f s o d i u m d o d e c y l s u l f a t e ( s d s ) a n d p o l y ( v i n y l p y r r o l i d o n e ) ( p v p ) t h e i n t e r a c t i o n b e t we e n s d s w h i c h h a s a s i n g l e - c h a i n e d a n i o n i c s u r f a c t a n t a n d p v p w a s i n v e s t i g a t e d b y u s i n g d l s a n d e s r t e c h n i q u e s . f r o m t h e d l s d a t a o n e c a n s e e t h a t s d s mo l e c u l e s f o r m mi c e l l e s i n w a t e r w h o s e h y d r o d y n a mi c r a d i u s ( 凡) i s a b o u t 6 1 n m, w h i l e p v p m o l e c u l e s r o l l i n t o c o i l s w i t h t h e 风 o f 1 2 t u n . t h e c r i t i c a l m ic e ll e c o n c e n tr a t io n ( c m c ) o f s d s d e te rm in e d b y d l s is 6 .4 x 1 0 -3 m o l-l 1. s tr o n g in t e r a c t io n b e t we e n s id s a n d p v p mo l e c u l e s wh i c h i n d u c e t h e mi x e d mi c e l l e s f r o m s d s a n d p v p m o l e c u l e s . t h e m i c e l l e s w e r e s u r r o u n d e d b y p v p m o l e c u l e s , w h i c h s e p a r a t e t h e m i c e l l e s f r o m t h e c o n t i n u o u s w a t e r p h a s e . t h e e s r d a t a s h o w t h a t t h e p o l a r i t y n e a r t h e 5 - d o x y l s t e a r i c a c i d m o l e c u l e s w h i c h a c t a s a r a d i c a l p r o b e d e c r e ase a f t e r t h e f o r m a t i o n o f t h e a g g r e g a t e s , i n d i c a t i n g t h e t r a n s i t i o n o f p r o b e m o l e c u l e s v 山东大学硕士学位论文英文摘要 f r o m t h e c o n t i n u o u s w a t e r p h a s e t o t h e c o r e s o f t h e a g g r e g a t e s . t h e m i c r o p o l a t i t y i n s i d e t h e a g g r e g a t e s f o r me d b y s d s i s h i g h e r t h a n t h a t o f w a t e r , w h i l e t h e p o l a r i t y i n s i d e t h e a g g r e g a t e s f o r m e d b y s d s a n d p v p i s e v e n h i g h e r . t h e c m c o f s d s d e t e r m i n e d 勿e s r i s 6 . 8 x 1 0 3 m o t - l . 3 . l l s s t u d y o f mi x e d s y s t e m o f d o u b l e - c h a i n e d a n i o n i c s u r f a c t a n t o f s o d i u m b i s - ( 2 - e t h y l h e x y l ) s u l f o s a c c i n a t e ( a o t ) a n d p v p t h e p h y s i c o c h e m i c a l p r o p e r ti e s a n d t h e i n t e r a c t i o n o f m i x e d s y s t e m f o r m e d fr o m a o t a n d p v p w e re i n v e s t i g a t e d 勿u s i n g d l s t e c h n i q u e . t h e r e s u l t s s h o w t h a t a o t c a n f o r m d i ff e r e n t t y p e s o f a g g re g a t e s i n a q u e o u s s o l u t i o n s i n c l u d i n g g l o b u l a r m i c e l l e s w h o s e 凡 h a s b e t w e e n 6 1 . 8 a n d 6 5 .2 n m a n d r o d - l i k e m i c e l l e s w i t h t h e 凡 o f a b o u t 4 4 1 7 . 5 r a n . t h e c m c o f a o t d e t e r m in e d b y d l s i s 3 . 7 x 1 0 m o 1 -l - 1 , w h i c h i s l o w e r t h a n t h a t o b t a i n e d b y s u r f a c e t e n s i o n m e a s u r e me n t s . t h e p v p mo l e c u l e s r o l l i n t o c o i l s w h o s e 凡 i s a b o u t 1 2 nn i n w a t e r . p v p m o l e c u l e s s t r o n g l y i n t e r a c t w i t h a o t m o l e c u l e s b u t w e a k e r t h a n s d s / p v p m i x t u r e s a n d t h e y f o r m a g g r e g a t e s w h o s e r h h a s b e t w e e n 1 1 a n d 1 3 nn t o g e t h e r , w h i c h m e a n s t h a t a o t mo l e c u l e s l o c a t e i n s i d e t h e c o i l s o f p v p mo l e c u l e s , w h i c h i s d i ff e r e n c e c o m p a r e d t o s d s / p v p mi x e d s y s t e m 4 . t h e s y n t h e s i s o f a n o v e l g e mi n i - c a t i o n i c p o l y me r ( c a t - p o l y me r ) a n d t h e s t u d y o f t h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n c a t - p o l y me r a n d s d s a n o v e l g e m i n i - c a t i o n i c p o l y m e r w a s s y n t h e s i z e d a n d it s c h e mi c a l s t ruc t u r e w a s d e te rm in e d b y u s in g 1h n m r t e c h n iq u e . t h e p h y s i c o c h e m i c a l p ro p e r ti e s a n d p h a s e b e h a v i o r a s w e l l a s t h e a g g re g a t e s t r u c t u r e o f c a t - p o l y m e r / s d s m i x t u r e h a v e b e e n s y s t e m i c a l l y s t u d i e d b y u s i n g s u r f a c e t e n s i o n m e a s u r e m e n t s t o g e t h e r w i t h o t h e r te c h n iq u e s in c lu d in g s a x s , f f - t e m , a n d rh e o lo g ic a l m e a s u r e m e n ts : t h e r e s u lts s h o w t h a t t h e w a t e r - s o l u b l e c a t i o n i c c a t - p o l y m e r m o l e c u l e s s t r o n g l y i n t e r a c t w i t h s d s mo l e c u l e s a n d t h e s u r f a c e a c t i v i ty o f t h e s y s t e m i s c o o p e r a t i v e . d i ff e r e n t p h a s e r e g i o n s i n c l u d i n g o n e - p h a s e r e g i o n ( 1 ( d ) , t w o - p h a s e reg i o n ( 2 0 ) a n d e v e n t h r e e - p h a s e vi 山东大学硕士学位论文英文摘要 r e g i o n ( 3 0 ) e m e r g e . w i t h t h e c h a n g e o f t h e a m o u n t a n d t h e r a t i o o f s u r f a c t a n 印o l y m e r . a l s o c h a n g e d a r e t h e t h e o l o g i c a l p r o p e r t i e s o f t h e mix e d s y s t e m. g l o b u l a r a g g re g a t e s c a n b e s e e n w h e n t h e c o n c e n t r a t i o n o f s ds i s a b o v e i t s c mc a n d t r a n s i t i o n fr o m s p h e r i c a l m i c e l l e s t o w o r m- l i k e m i c e l l e s i n t h e m i x e d c a t - p o l y me r / s d s m i x t u r e a ft e r s d s c o n c e n t r a t i o n i s a b o v e t h e c r i t i c a l a s s o c i a t i o n c o n c e n t r a t io n ( c a c ) . a l l t h e s e r e s u l t s m e n t i o n e d a b o v e a r e v e ry u s e f u l t o f u r t h e r e x p l o r e t h e a p p l i c a t i o n s o f c a t - p o l y m e r i n s e w a g e f a r m s . k e y w o r d s : s u r f a c t a n t s , p o l y me r s , s m a l l - a n g l e x - r a y s c a tt e r in g , f r e e z e - f r a c t u r e t r a n s m i s s i o n e l e c t r o n mi c r o s c o p y . vn 原创性 声明 本人郑重声明: 所呈交的学位论文， 是本人在导师的 精心指导下， 独立进行研究所取得的成果。 除文中已经注明引用的内 容外， 本论文 不包含任何其他个人或集体已 经发表或写过的 科研成果。 对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体， 均己 在文中以明确方式标明。 本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名:日 期 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了 解山东大学有关保留、使用学 位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门 或机构送交论文的复印件和电 子版， 允许论 文被查阅和借阅; 本人授权山东大学可以 将本学位论文的 全部或部分 内 容编入有关数据库进行检索， 可以 采用影印、 缩印或其他复印手段 保存论文和汇编本论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名:导师签名:日 期: 山东大学硕士学位论文第一章: 表面活性剂/ 聚合物体系研究进展 第一章 表面活性剂/ 聚合物体系研究进展 表面活性剂( s u r f a c t a n t s o r s u r f a c e a c t i v e a g e n t s 简写为: s a a ) 素有 “ 工业 味精”之称.表面活性剂在水溶液中浓度高于其 c hi c后，随着表面活性剂浓度 的增加、添加剂的加入和外界条件如温度和盐 度的改变等，在溶液中能形成不 同的 有序聚集体结构，如球形胶束i l l 、 棒状或蠕虫状胶束 2 1 、在助表面活性剂和 油 存 在 下 形 成 微 乳液 3 ) 、 层 状 相 等4 1。 在 阴 / 阳 离 子 表 面 活 性剂 混 合 体 系 中 ， 相 行 为更为复杂， 可以 形成许多有序聚集体结构如囊泡 5 1 等。 因 此， 表面活性剂体相 聚集体结构、物理化学性质和应用研究一直是胶体与界面科学领域极为活跃的 内 容 6 1 。 由 于表面活性剂与聚合物， 特别是与水溶性聚合物混合体系表现出单一 表面活性剂体系或者聚合物体系所不具有的奇特性质 7 l ， 因 此， 表面活性剂与聚 合物之间的相互作用、 表面活性剂与 聚合物复配体 系形成的有序聚集体( 或团簇) 的研究也受到 越来越多的重视， 其研究 领域不断拓宽，研究深度不断深化;而 且水溶性聚合物特别是聚电解质与表面活性剂相互作用，因为涉及两亲分子自 组装及与生命科学中很多现象有关，近年来深受众多研究者的关注。 1表面活 性剂 / 聚 合物 体系 研究 青景、 发 展和现 状 对表面活性剂/ 聚合物复合体系相互作用的研究，开始于二十世纪早期对蛋 白质和卵磷脂的研究， 后来 4 0 , 5 0年代又对蛋白质与合成表面活性剂体系进行 了较为广泛的研究，人们发现了由于蛋白质与阴离子型表面活性剂的相互作用 导致体系表现出许多独特的性质。在本领域中，s . s a i t o可谓 “ 先父” ，他做了 大量的早期先导性的 研究工作。在蛋白 质与阴离子型表面活性剂的作用过程中， 阴离子型表面活性剂缔合到蛋白质上，同时蛋白质的空间结构在缔合过程中发 生 了 很 大 变 化 ， 缔 合中 电 性 作 用为 主 导 作 用1s 0 5 0 年 代， 对聚 合 物 / 表 面 活 性 剂 混合体系的研究逐渐转向离子型表面活性剂与非离子聚合物的作用。随后，离 子型聚合物与离子型 表面活性剂以及聚合物与 非离子型表面活性剂相互作用的 研 究 不 断 出 现 19 一 川 。 山东大学硕士学位论文第一章: 表面活性剂/ 聚合物体系研究进展 第一章 表面活性剂/ 聚合物体系研究进展 表面活性剂( s u r f a c t a n t s o r s u r f a c e a c t i v e a g e n t s 简写为: s a a ) 素有 “ 工业 味精”之称.表面活性剂在水溶液中浓度高于其 c hi c后，随着表面活性剂浓度 的增加、添加剂的加入和外界条件如温度和盐 度的改变等，在溶液中能形成不 同的 有序聚集体结构，如球形胶束i l l 、 棒状或蠕虫状胶束 2 1 、在助表面活性剂和 油 存 在 下 形 成 微 乳液 3 ) 、 层 状 相 等4 1。 在 阴 / 阳 离 子 表 面 活 性剂 混 合 体 系 中 ， 相 行 为更为复杂， 可以 形成许多有序聚集体结构如囊泡 5 1 等。 因 此， 表面活性剂体相 聚集体结构、物理化学性质和应用研究一直是胶体与界面科学领域极为活跃的 内 容 6 1 。 由 于表面活性剂与聚合物， 特别是与水溶性聚合物混合体系表现出单一 表面活性剂体系或者聚合物体系所不具有的奇特性质 7 l ， 因 此， 表面活性剂与聚 合物之间的相互作用、 表面活性剂与 聚合物复配体 系形成的有序聚集体( 或团簇) 的研究也受到 越来越多的重视， 其研究 领域不断拓宽，研究深度不断深化;而 且水溶性聚合物特别是聚电解质与表面活性剂相互作用，因为涉及两亲分子自 组装及与生命科学中很多现象有关，近年来深受众多研究者的关注。 1表面活 性剂 / 聚 合物 体系 研究 青景、 发 展和现 状 对表面活性剂/ 聚合物复合体系相互作用的研究，开始于二十世纪早期对蛋 白质和卵磷脂的研究， 后来 4 0 , 5 0年代又对蛋白质与合成表面活性剂体系进行 了较为广泛的研究，人们发现了由于蛋白质与阴离子型表面活性剂的相互作用 导致体系表现出许多独特的性质。在本领域中，s . s a i t o可谓 “ 先父” ，他做了 大量的早期先导性的 研究工作。在蛋白 质与阴离子型表面活性剂的作用过程中， 阴离子型表面活性剂缔合到蛋白质上，同时蛋白质的空间结构在缔合过程中发 生 了 很 大 变 化 ， 缔 合中 电 性 作 用为 主 导 作 用1s 0 5 0 年 代， 对聚 合 物 / 表 面 活 性 剂 混合体系的研究逐渐转向离子型表面活性剂与非离子聚合物的作用。随后，离 子型聚合物与离子型 表面活性剂以及聚合物与 非离子型表面活性剂相互作用的 研 究 不 断 出 现 19 一 川 。 山 东大学 硕士学 位论文第一章: 表面活 性剂/ 聚合物体系 研究进展 水 溶 液中 聚合 物 / 表 面 活 性剂 相 互作 用的 早 期 研究 始 于8 0 年 代 8) ， 相互 作 用 主 要取决于大分 子与表面活性剂的 类型，从而在溶液中产生不同的相行为。已 经研究的主要体系为:离子型表面活性剂与疏水修饰聚合物、非离子聚合物/ 阴 离子表面活性剂或聚电 解质与带相反电 荷的 表面活 性剂9 , 1 0 ) 。在后一种情况中， 聚合物电 荷的 重要作用 还有待于进一 步探讨。 9 0年代有关聚合物与两性表面 活 性剂的 相互作用研究引 起人们关注 1 1 ) 早期的研究由于受当时的实验条件和认识水平的限制， 6 0 年代中期以前， 不 仅研究体系少， 而且研究内 容大多 停留 在揭 示实验 现象的层次上。 6 0 年代后期， 随 着 洗涤 剂 工 业 迅 速发 展， 有 关的 研究 也 广 泛 地 开展 起来。 人 们在 不 断开 发 研 究 表面活性剂/ 聚合物复合体系在实际生产中应用新领域的同时， 也深深体会到 表面活性剂/ 聚合物复 合体系进行理论研究的重要性。 近年来，随着现代化仪器 在该领域的 应用，使得聚合物/ 表面活性剂的研究向 纵深方向 扩展，即逐渐由 对 宏观性质的 研究 深入到对微观结构的测定， 从经验规律的总结发展到分子、 亚 分 子水平的研究，以 期得到相互作用机理， 应用于如三次采油、废水处理 飞纳 米新材料制备、生物分离等领域。 2表面活性剂/ 聚合物相互作用的基本概念 2 . 1表面活性剂和聚合物体系 表面活性剂( s u r f a c t a n t s ) 是由亲水基团( h y d r o p h i l i c g r o u p ) 和憎水基团 ( h y d r o p h o b i c g r o u p ) 两部分构成的化合物。 传统的表面活性剂分子结构可以 用下 面的图示表示: 疏水部分极性基 团 由于 表面活性剂研究的快速发展，目 前 新颖的 具有两亲性的分子不断出 现， 因 此， 有 些 人 把 表 面活 性 剂 也 称为 两 亲分 子 ( a m p h ip h i lic m o le c u l e s ) 。 表 面活 性 剂 在水溶液中的 行为是由其憎水基远离溶液而亲水基倾向溶解于极性溶剂造成 的。 两亲性是表面活性剂在空气/ 溶剂界面吸附以及在体相溶液中 形成诸如胶束 和囊泡等聚集体的原因。表面活性剂分子吸附在水/ 气界面上，其憎水基远离水 山 东大学 硕士学 位论文第一章: 表面活 性剂/ 聚合物体系 研究进展 水 溶 液中 聚合 物 / 表 面 活 性剂 相 互作 用的 早 期 研究 始 于8 0 年 代 8) ， 相互 作 用 主 要取决于大分 子与表面活性剂的 类型，从而在溶液中产生不同的相行为。已 经研究的主要体系为:离子型表面活性剂与疏水修饰聚合物、非离子聚合物/ 阴 离子表面活性剂或聚电 解质与带相反电 荷的 表面活 性剂9 , 1