硕士论文-α癸基甜菜碱两性表面活性剂聚集行为及复配性能研究

1、江南大学硕士学位论文-癸基甜菜碱两性表面活性剂聚集行为及复配性能研究姓名：钟明伟申请学位级别：硕士专业：应用化学指导教师：方云;齐丽云20080701仅，曲仅仅（），：，、析仅一，仅仅，：；独创性声明本人声明所呈交的学位论文是誉人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意签名：锋国往日期：三！监：旦关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用

2、学位论文的规定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将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、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致保密的学位论文在解密后也遵守此规定签名：名肄牡导师签名：日期：第一章绪论第一章绪论两性表面活性剂是指在同一分子结构中有可能同时存在被桥链（碳氢链、碳氟链等）连接的一个或多个正、负电荷中心（或偶极中心）的表面活性剂，是一种新型的表面活性剂。该类表面活性剂具有低毒性和对皮肤、眼睛的低刺激性，极好的耐硬水性和耐高浓度电解质、良好的生物降解性，无论是在实

3、际应用中还是在胶体科学领域都已成为研究热点。而萨长链烷基甜菜碱是一类新型的天然油脂基两性表面活性剂，它不但具有两性表面活性剂的优良性能，还具有成本较低、合成路线简单及产品综合性能良好等优点，因此对此类两性表面活性剂体系的研究具有较大的实际应用价值。甜菜碱两性表面活性剂概述两性表面活性剂概述两性表面活性剂是表面活性剂中开发较晚，品种和数量最少，但发展最快的类别。年美国杜邦公司开发并首次报道了甜菜碱系两性表面活性剂。世纪年代德国首次使氨基酸型表面活性剂（表面活性剂）实现商品化，研究了其抗电解质的性能，并报道了该系列表面活性剂在外科杀菌等方面的应用。年代以来，发达国家的两性表面活性剂的产量占到表面活

4、性剂总产量的一，目前两性表面活性剂的品种数己达数百种，并正以的增长速率增长，远超过离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的增长速率。国内自年代后，开始对两性表面活性剂开展研究，年代中期取得了一些进展，但品种和数量都不多，远远落后于其它发达国家的发展水平。虽然近年来国内两性表面活性剂的发展速度较快，但在表面活性剂总产量中所占比例不到。仍不能满足当前人们对该类性能优良的表面活性剂的需求。两性表面活性剂种类繁多，但目前最常见的品种主要有四大类【：咪唑啉型衍生物、甜菜碱型（包括羧酸型、磺酸型、磷酸酯型）两性表面活性剂、氨基酸型衍生物、卵磷脂及其相关的磷脂类。由于两性表面活性剂静电荷为零，并具有正一负偶极

5、结构，因而具有与阴、阳离子和非离子表面活性剂不同的性能。该表面活性剂可吸附在固体表面而不生成憎水薄层；与其它种类表面活性剂复配使用时表现出显著的增效性能】，与带电聚合物存在的条件下使用时还可以减小或消除离子表面活性剂聚合物相互作用的不利影响。在诸多两性表面活性剂品种中，甜菜碱型两性表面活性剂在较宽值范围内表现出两性特征，并具有优异的应用性能，在合成制备、基础研究和应用等方面研究最为活跃，也是实际商业化的产品中应用最为广泛的两性表面活性剂品种。甜菜碱两性表面活性剂的理化性质甜菜碱是最早吐从甜菜中提取出来的天然含氮化合物，其化学名称为三甲基乙酸铵，把结构类似于这种天然产物的具有两性特征的化合物命名

6、为甜菜碱。它的分子结构一般由季铵盐型的阳离子和羧基阴离子（后含有其它阴离子具有类似结构的化合物也沿用该名称）组成。由于其独特的化学结构，使其在水中具有极好的溶解性。值大于等点电时以内盐的形式存在，在酸性和碱性介质中均具有很好的热稳定性、化学稳定性等，并且在很宽的范围内，几乎可以和所有类型的表面活性剂进行复配，并往往有增效作用。（）稳定性甜菜碱两性表面活性剂是名副其实具有宽等电范围的中性盐，它们在很宽的范围内呈现出偶极特性。甜菜碱两性表面活性剂以内盐的形式存在，因其分子中的季铵氮的特性，在酸性和碱性介质中均具有很好的化学稳定性。只要分子中不含有酰胺键、酯键等官能团，一般都有较好的抗氧化性。甜菜碱

7、型表面活生剂的热稳定性也很好。（）等电点甜菜碱两性表面活性剂一般具有宽的等电区，与天然两性化合物如氨基酸、蛋白质相似，在分子中同时含有不可分离的正、负电荷中心，因而在溶液中显示独特的等电点性质。其结构特征决定了它在溶液中既有释放一个质子的能力，又有吸收一个质子的能力，可显示出不同的离子变换特征，例如：鞋踏鞋。路革。鼠卓踏陲品一譬鼠在外界电场，以阴离子形式存在的两性表面活性剂会向阳极迁移，以阳离子形式存在的两性表面活性剂则将向阴极迁移，而以内盐形式存在的两性表面活性剂在外界电场中不会向两极迁移，此条件下的溶液的值就被称作两性表面活性剂的等电点（）。（）泡沫性一般认为甜菜碱型表面活性剂是良好的起泡

8、剂【，】，但实际应用中对甜菜碱型表面活性剂单独存在时的泡沫性能并不特别关注。这是因为在许多应用场合，它主要起助表面活性剂的功效。将甜菜碱表面活性剂与其他表面活性剂特别是阴离子表面活性剂复配，可大大增强其它表面活性剂的起泡功效。甜菜碱的一个显著特点是其泡沫性能受水硬度和介质的影响不大，因而能作抗硬水起泡剂使用，并可在广泛的范围内应用。（）钙皂分散性阴离子型和两性表面活性剂中的一些品种能防止皂类在硬水中形成皂垢悬浮物，具有这种功能的物质称作钙皂分散剂。一些两性表面活性剂的钙皂分散值是目前所能达到的最低值，引，钙皂分散值的数值低于甚至难以测出。烷基甜菜碱在硬水中具有一定的钙皂分散力。（）低刺激性甜菜

9、碱型表面活性剂对皮肤、眼睛的刺激性很低，在化妆品和洗涤剂中能有效地减小烷基硫酸盐、烷基醚硫酸盐等阴离子表面活性剂的刺激性。国外有人利用分散光谱仪对兔眼进行了法刺激性试验，有力的证明了上述结论，而且混合表面活性剂比单第一章绪论一表面活性剂的刺激性要小得多。甜菜碱两性表面活性剂的应用性能甜菜碱两性表面活性剂所具有的独特性质及其与阴离子表面活性剂之间的强相互作用决定了其广阔的用途。该类表面活性剂已经在个人洗护用品和消费品、工业领域、医药卫生以及基础研究等领域均具有非常重要的应用【。】。带有羧基离子的甜菜碱类表面活性剂具有商业上的重要性，其他类型例如磺酸离子的磺基甜菜碱，虽然进行了广泛的研究，但实际上

10、并未成功打入市场。甜菜碱表面活性剂最主要的应用领域是洗发香波和其它个人洗护用品，具有对皮肤的温和效应并显示良好的头发调理性质。甜菜碱表面活性剂也可作为抗静电剂和柔软剂。甜菜碱的碱土金属络合物作为洗涤剂赋予纤维柔软和抗静电效果。羧烷基甜菜碱可以掺合到聚合物中，降低电荷。具有高碳链烷基或酰胺基甜菜碱在硬水中防止皂沉淀，可做钙皂分散剂。磺基甜菜碱与阴离子表面活性剂复配具有良好的泡沫性、润湿性和清洗性能。甜菜碱两性表面活性剂在很宽范围内呈现出偶极特性。它们在基础科学方面也有非常重要的应用。如化学分析、毛细电泳和胶束电动色谱、液相色谱中甜菜碱表面活性剂作为提高分析灵敏度的关键试剂已广为应用。两性甜菜碱表

11、面活性剂还可以和聚合物混合复配用于催化载体制备的模板剂，在纳米材料的制备等方面都有研究报道【】。甜菜碱两性表面活性剂的聚集行为研究表面活性剂胶束聚集形成过程表面活性剂的胶束化作用是表面活性剂从单个无秩序状态向有一定规则的状态变迁的过程【】。表面活性剂的双亲结构决定了表面活性剂具有在宏观界面和溶液内部聚集的特性，这种聚集若在溶液中发生便会形成包括胶束在内的种种不同的团簇结构。图总结了这些团簇（）拘形成过程、形状变化和相对转换关系。江南大学硕十学位论文其他组分浓度增加表面活性剂单体刍低聚集体、球状（或扁球、盘状）胶枣喾划：棒状胶束烈六角棒状胶柬：；：矾啦臻】表面活性剂浓度增加上上桊。油蟛。，夕。少

12、电解质反六角棒状胶束结构型层状卜一助表面活性剂一水卡图表面活性剂的团簇结构一般认为，在浓度不是很大且没有其它添加剂及加溶物的溶液中，胶束大多呈球状【，并且在一定浓度范围内随着浓度的增大，溶液中单体的量和胶束的大小（聚集数）都保持不变，只是胶束的数量增加。非离子型表面活性剂的聚集数通常都很大，离子型表面活性剂的聚集数一般都较小，约为，大多为。在浓度更大时，胶束呈棒状甚至层状。若在表面活性剂浓水溶液中加入适量的非极性油，则可能形成棒状或球状的“反胶束”。在一定条件下，表面活性剂还会形成一种像洋葱一样的直径多层泡囊结构。表面活性剂胶束聚集数的测定方法胶束聚集数是指一个胶束中所包含的单体表面活性剂的个

13、数，是描述表面活性剂胶束结构的特征参数，对了解胶束结构和性质有着重要意义。在不同表面活性剂浓度下，胶束聚集数不是定值，即使在一定浓度的胶束体系中，胶束聚集数也并不是单一值，因此实验中测得的胶束聚集数是平均聚集数记为。测定的常用方法有光散射、荧光猝灭、射线散射、小角度中子散射、超离心法和凝胶过滤。其中光散射、小角度中子散射和超离心法等方法，均需将表面活性剂的浓度外推至，得出其值。下面简要介绍另外两种方法：淞第一章绪论（）荧光猝灭法（稳态荧光法）近十年来，用荧光方法研究胶束和微乳液体系的性质有了很大发展，年，等人首次将稳态荧光探针法应用于胶束聚集数的测定，认为对于胶束聚集数的体系，稳态荧光探针法的

14、测定结果较为准确。目前用此法研究表面活性剂水溶液胶束物化性质已有一些文献报道。荧光猝灭法具有很多优点，例如不受表面活性剂浓度以及添加剂存在与否的限制，粒子间的相互作用可以忽略等，因而被广泛应用。芘（）具有独特的荧光特性，可以增溶在胶束栅栏层中，是常用的荧光探针。与其配对的猝灭剂常用烷基吡啶盐或二苯酮（）。在这些例子中，探针的荧光猝灭特性是检测的依据。聚集数的测定的原理【】探针分子在表面活性剂溶液中存在以下的反应：激发一衰减；兰（）激发物生成一解离。訾（）激发物衰减。（）猝灭。鱼热（）式中，分别指包含不同成分的胶束，依次分别为包含基态个探针，一个受激探针和处于激态的个探针，一个激发物（激基缔合物

15、）和处于激态的个探针，一个受激探针和个猝灭剂，以及一个基态探针和个猝灭剂，各个尼分别代表其反应的速率常数。稳态荧光测定应用稳态荧光测聚集数时，作了以下假设：猝灭速度远大于探针的衰减速度，即含有猝灭剂的胶束中，探针荧光全部被猝灭；猝灭剂在胶束中遵照分布。在探针浓度非常低的表面活性剂溶液中（活性物浓度大于其值），每个胶束内只增溶个探针或不增溶探针，不可能有探针激基缔合物，只有式和式两种情况，单体探针衰减的速率方程为：，（产）舰一一（）（）】：【（）（）式中为每个胶束中探针的平均个数，为胶束聚集数，、分别为表面活性剂总浓度和其临界胶束浓度。由式对时间在一上积分得出稳态荧光强度公式：（）。、（）其中，

16、和而分别为有和无猝灭剂时的荧光强度，唧为增溶探针的几率，江南人学硕士学位论文在”，），即假设条件下式成为，（），即仉）】）（）（）动态荧光法当胶束聚集数大于时，稳态荧光得到的结果偏差较大，另外，如果猝灭剂在激发波长下有弱的吸收，或体系中存在能够使胶束大小或组成改变的成分时，稳态荧光法往往得不到满意的结果。目前，采用动态荧光法【能够克服上述不足。年等利用芘激基二聚体（）的形成和时间分辨荧光，研究芘在胶束中的增溶并得到准确的聚集数。如果每个胶束中最多只能增溶一个探针分子或不增溶探针分子，则其荧光强度随时间的变化符合下列方程：【，（），（）一（）式中及），（）分别为在和时芘单体的荧光强度，七为单体芘

17、分子的衰减速率常数。实际上探针分子在胶束中的分布是不均匀的，符合分布。当芘的浓度较高时，两个或两个以上的芘分子有可能同时存在于一个胶束中。在芘分子激发单线态的寿命内，处于激发单线态的芘分子和处于基态的芘分子形成激基二聚集体，从而使单体芘的荧光猝灭。也就是说胶束中芘分子的衰减曲线有两部分组成，即由只增一个探针的慢衰减和激态二聚集体的快速衰减。其衰减方程为：，（户（）【一（。）（）式中足），取），尼的意义同式，为每个胶束中探针分子的平均个数。为激基二聚集体（）的生成速率常数。当时间足够长时，激基二聚集体的快速衰减结束，式变为：【，（），（）】一（）当时，衰减曲线变为直线。从相应的式和式直线的截距差

18、可求的值。胶束的聚集数可通过下式计算。“。一）】（）式中、分别为表面活性剂总浓度及临界胶束浓度，为芘分子的浓度。表面活性剂胶束聚集数的影响因素据文献报道【，表面活性剂的胶束聚集数与猝灭剂浓度、探针浓度、表面活性剂浓度、盐浓度等因素有关，具体如下：（）猝灭剂浓度的影响用荧光探针法测定聚集数时，探针和猝灭剂均被胶束增溶，会引起胶束大小和形状改变。探针浓度确定后，在保证“的前提下，猝灭剂浓度不宜过高。（）合适的探针浓度（）第一章绪论荧光探针芘在胶束中的分布遵循分布规律。当时可以确保每个胶束中增溶一个芘分子。有文献曾尝试用容量法移取一定量芘的甲醇溶液，但由于用微量注射器移取芘溶液的精度不够，故实验结果

19、的重现性不好。芘在水中的溶解度极小约为。用芘的饱和水溶液为溶剂配制表面活性剂溶液，由于芘在饱和水溶液中已经以分子状态存在，从而极大地改善了芘在表面活性剂胶束溶液中的分散和分布状况。这样既可以满足少“又可以保证在测试液中值恒定，使得线性关系良好。（）的浓度效应据文献报道，具有浓度依赖性，在一定表面活性剂浓度范围内，随表面活性剂浓度的增加而线性增大，并不是定值。（）的温度效应有文献报道离子性表面活性剂的胶束聚集数随温度的变化较小，但对于甜菜碱型表面活性剂，温度对其的影响有待研究。（）的盐效应无机盐的加入会压缩离子型表面活性剂极性基团周围的的双电层，使得表面活性离子的平均电荷量减少，电性排斥力减弱，

20、致使表面活性剂在界面层的排列更加紧密，从而影响胶束聚集数的大小。甜菜碱两性表面活性剂聚集行为的研究进展表面活性剂溶液中的胶束结构和表面活性剂的应用性能紧密相关，已有大量文献报道甜菜碱两性表面活性剂的胶束聚集行为及胶束结构。年等【】报道了磷酸基甜菜碱在水溶液中形成胶束的结构，并研究了连接基团的大小对胶束聚集数的影响。等】也于年运用光散射和电导法对两性表面活性剂磷酸基甜菜碱的胶束静电性质进行了研究，并提出了德拜休克尔近似处理的简单静电模型。等从胶束聚集数【、离子结合度【和胶束相互作用等方面系统研究了极性头基间连接基团的大小对（）（）型烷基甜菜碱水相聚集行为的影响。研究发现，该系列两性表面活性剂在水

21、溶液中的胶束聚集数随表面活性剂本体浓度、浓度和温度的变化均很小；连接基团增大，胶束聚集数减小。与离子表面活性剂不同，只有在浓度远大于时，该系列两性表面活性剂才与无机离子结合，并随浓度的增大而迅速增加；与和结合度由小到大依次均为。研究者还发现在无机盐氯化钠存在条件下，胶束间出现显著的排斥作用，这可能是无机离子屏蔽了胶束界面的静电作用，使得胶束中两性表面活性剂由平躺于胶束界面的构型转变为伸展的辐射构型而获得更大的自由度所致（见图）。江南人学硕：学位论文图十和。的吸附对两性表面活性剂胶束表面构型的影响等研究（）（）（，）系两性表面活性剂在水溶液中的聚集行为及胶束的微环境特征。实验结果表明，两性表面活

22、性剂的、平均胶束聚集数以及微黏度的对数值均随着碳链增大而线性增大，而胶束的微极性并不随链长变化而变化。等用动力学方法和静态光散射方法研究了十二烷基二甲基、十六烷基二甲基和十八烷基二甲基甜菜碱水溶液中的聚集行为。结果表明，十二烷基甜菜碱胶束在很宽的表面活性剂浓度范围内均为球状胶束。而十八烷基二甲基甜菜碱在低浓度下就形成大胶束，且在质量浓度为时胶束便缠绕在一起；当有无机盐存在时，此表面活性剂的胶束增大，呈半柔性状态。与十八烷基二甲基甜菜碱相比，十六烷基二甲基甜菜碱的胶束要小得多，呈多分散性状态；在溶液中时，胶束增大并呈半柔性状态。等【】运用光散射、粘度、表面张力和冷蚀透射电镜法研究了十八烷基二甲基

23、甜菜碱溶液的聚集行为，验证了十八烷基二甲基甜菜碱在溶液中以蠕虫状的棒状胶束存在。甜菜碱两性表面活性剂复配性能的研究混合表面活性剂体系往往表现出较单一表面活性剂更为优越的性能，在一定条件下具有协同效应，在制药、工业生产、强化采油、洗涤、乳化、分散等方面均有非常广泛的应用。因此，表面活性剂的复配研究一直是十分活跃的领域，相应的理论体系和实验手段已经系统建立。二元表面活性剂体系的相互作用参数卢按照曲等【对二元混合表面活性剂溶液的处理方法，由相分离模型通过正规溶液方法近似，混合胶束中两种表面活性剂分子的相互作用参数可由不同比例混合表面活性剂水溶液的以及单一表面活性剂水溶液的临界胶束浓度和求得：【三凳三

24、尹晕，）嚣，）（）式中，分别为表面活性剂、和混合组分的临界胶束浓度；，第一苹绪论是表面活性剂、在体相中的摩尔分数，十娩；，是表面活性剂、在混合胶束中的摩尔分数，该理论在过量无机盐存在，且表面活性剂的浓度较大（接近或超过）条件下，得到描述胶束中由两种表面活性剂间的相互作用而引起的非理想性经验常，称为胶束中表面活性剂相互作用参数。愈负，复配增效的效果愈好。等将上述正规溶液近似方法应用于处理二元表面活性剂表面吸附层中表面活性剂相互作用参数：肛嚣忙叶专专忙）式中，为给定表面张力（一般为）下的混合表面活性剂的总浓度；，为在相同表面张力下表面活性剂、的浓度；，为表面吸附层中表面活性剂、的摩尔分数。表列出了

25、各种类型表面活性剂间相互作用参数的大致范围，从表中可以看出，不同类型表面活性剂间的相互作用按下述顺序递减：阴离子一阳离子阴离子一两性非离子一阴离子非离子一阳离子阳离子一两性非离子一两性同种类型。表不同类型表面活性剂分子间相互作用参数的大体范围一般认为，分子间相互作用可以划分为下述几个等级：例）强相互作用例中等相互作用蚓（弱相互作用川无相互作用因此，与两性表面活性剂有关的混合体系中，阴离子一两性表面活性剂混合体系属于中一强相互作用体系，阳离子一两性和非离子一两性表面活性剂体系均属于弱相互作用体系。二元表面活性剂体系的协同效应增效作用又称协同作用，是指表面活性剂混合物的某项性质优于其组成物任一单组

26、分性质范围的一种效应，即在组成一性质图上出现最低点或最高点。等【，】定义了三种增效作用，：江南火学硕：学位论文形成胶束能力的增效混合溶液小于两单一组分表面活性剂溶液的、的情形。产生此协同效应的具体条件为：卢（聊渊卢（）在混合胶束形成方面产生最大协同效应时，混合胶束和单体溶液具有相同的组成：里丛奎竺！巳生里型业（）此时的混合最低：面。，：耘一）降低表面张力效率的增效一达到指定的表面张力），时混合溶液所需浓度比两单一组分表面活性剂溶液的、皆低的情形。产生此协同效应的具体条件为：产生最大协司效应时的体系组成为：；尘学（）产生给定表面张力下降所需的最低混合物浓度为：；？卢（掣，。，降低表面张力效能的增

27、效一混合溶液所能达到的最低表面张力），。比两单一表面活性剂溶液都低的情形。产生此协同效应的具体条件为：（卢一卢（）卢一卢二。：）七式中为两种表面活性剂中。较高者单独溶液的），曲线直线部分的斜率。当时，达到最大协同效应。由此得到最大协同效应时，混合体系的配比为：喜（）赢赢所能获得的最低表面张力为：卢脚啪第一章绪论二，一监掣相应于这一点的混合为：伽：产竺邋芝伽厂一懿（）（）甜菜碱两性表面活性剂复配性能的研究进展甜菜碱两性表面活性剂在很宽的范围内具有两性特征，可与其它表面活性剂达到很好的复配效果，目前已有文献报道了甜菜碱两性表面活性剂与其他类型表面活性剂尤其是阴离子型表面活性剂混合体系的复配规律及复

28、配性能。一十二烷基酰胺甜菜碱两性表面活性剂与十二烷基硫酸钠有非常显著的增效作用【，】，当其摩尔分数为时，可使表面张力降锺。对十二烷基甜菜碱、十四烷基甜菜碱与十二烷基硫酸钠（）的相互作用及胶束行为做了系统研究。研究表明，当两性表面活性剂的摩尔分数达到时，混合体系出现最小值；对于十二烷基甜菜碱混合体系，摩尔分数在之间范围内，混合胶束呈球状；而在十四烷基甜菜碱混合体系中，摩尔分数在范围内，混合胶束从球状转变为棒状，对体系流变学的研究也证实了上述结论。等【研究了十二烷基酰胺丙基甜菜碱两性表面活性剂与十二烷基硫酸钠混合体系的增效行为，并建立了二者复配时的吸附理论模型（见图）。图十二烷基酰胺丙基甜菜碱两性

29、表面活性剂十二烷基硫酸钠混合体系表面吸附层示意图（）（）等【】分别对两性表面活性剂与阴离子表面活性剂及阳离子表面活性剂的复配行为进行了研究。结果表明，两性表面活性剂与阴离子表面活性剂有强的相互作用而与阳离子表面活性剂的混合类似于理想混合体系；并且羧基甜菜碱比磺基甜菜碱具有更强的复配增效行为（如图）。江南人学硕？：学位论文图）（）与阴离子表面活性剂（，左图）及阳离子表面活性剂）（，右图）复配体系的值与、摩尔分数之间的关系、（）（）等【】通过静态和动态光散射法研究了（）盯（）（）（）和复配体系的胶束聚集行为，实验表明，固定摩尔分数为的条件下，当总表面活性剂浓度达到左右时混合胶束即可由球状转变为棒状

30、，而单一的、分别在和以上才发生类似的胶束转变；对于另一种头基较大的阴离子表面活性剂（），胶束的转变发生在左右，作者归因于头基的位阻效应。等【】研究了十二烷基磺酸甜菜碱双乙基己基磺化琥珀酸钠（）混合水溶液自发形成囊泡的过程。研究表明，调节阴离子量和盐含量可以方便地控制两性表面活性剂阴离子表面活剂囊泡的形成和解体，还可以在特定盐浓度下得到单分散的囊泡。表面活性剂与聚合物在实际应用中经常配合使用，其基础理论研究具有重要的意义。山东大学李干佐研究小组于年起对甜菜碱两性表面活性剂与聚合物聚乙烯吡咯烷酮及羟甲基纤维素钠盐之间的相互作用进行了系统研究。表面张力法、光谱法和粘度法的研究结果均表明，在体系时，十

31、四烷基二甲基羧基甜菜碱和间由于静电吸引作用形成复合物，时无复合物存在；外加电解质促进了两者间形成氢键，致使时也会形成复合物【】。隋卫平等经过测定表面压、表面张力等对】，十四烷基二甲基羧基甜菜碱混合体系进行研究，结果表明两性表面活性剂与结合形成了更为亲水的复合体，使得其表面活性降低，因而推断二者通过疏水力相互作用。徐桂英等用表面张力法和时间分辨荧光测定方法研究了同一体系，发现其胶束聚集数随浓度增加而下降，表面张力曲线出现双拐点。郝京诚【运用核磁共振和对十二烷基甜菜碱与聚乙烯吡咯烷酮体系进行研究。测定结果表明，骨架上、和吡咯环上与相连的亚甲基吸附第一章绪论于胶束表面的碳氢链部位，屏蔽了胶束表面碳氢

32、链与水的接触；波谱表明，聚集体“界面的粘度高于胶束“界面的粘度。徐桂英等则通过芘探针法测定了胶束的微极性变化，实验发现，随浓度增加，复合体系中胶束微极性变小，因而推断与通过极性头基结合，促使头基的水化水分子脱离而使胶束的微极性减小，二者的聚集过程示意图如图所示。眵詹一栉一簿图两性表面活性剂与聚合物聚集过程示意图（一）综上所述，两性表面活性剂的基础研究取得了很大的进展，为烷基甜菜碱类表面活性剂的应用奠定了基础。但研究还主要集中在，一二甲基长链烷基型甜菜碱，对其它结构两性表面活性剂的表面活性、胶体性能及复配性能研究较少。立题依据及研究内容立题依据甜菜碱两性表面活性剂具有优良的应用性能，但是由于目前

33、工业上合成该类表面活性剂常用的原料为长链烷基叔胺或多元胺，使其制备成本较高且刺激性副产物多而限制了其广泛应用。】和】等最早尝试了用仅一溴代脂肪酸与短碳链叔胺合成新型天然油脂基两性表面活性剂抗长链烷基甜菜碱，但是由于溴资源贫乏、成本高以及回收利用等问题而未对此类表面活性剂做进一步的研究。在此基础上本实验室利用丰富的氯气资源取代溴成功合成了长链烷基甜菜碱，大大降低了两性表面活性剂的生产成本，对此类两性表面活性剂的研究具有较大的实际应用价值。胶束聚集行为和复配性能是评价表面活性剂性能的重要指标，但目前尚未见到仅长链烷基甜菜碱相关性能的报道。表面活性剂在溶液中的胶束行为影响着其增溶、流变、胶束催化等应

34、用性能，胶束聚集数是胶束性质的一个重要参数，因此对胶束聚集数的研究不仅有助于进一步了解胶束的形成过程，也为两性表面活性剂实际应用提供理论参考。由于表面活性剂复配体系的性能往往优于单一表面活性剂，因此大多数实用表面活性剂体系都是混合物。研究两性表面活性剂在水溶液中的复配规律，不仅可以为两性表面活性剂的应用提供基础数据，还对两性表面活性剂在工业上的应用具有指导意义。江南人学硕士学位论文本文选用两性离子表面活性剂萨癸基甜菜碱（）为研究对象，探讨该表面活性剂的胶束聚集行为及与其他类型表面活性剂混合体系界面活性的变化规律，为该类两性表面活性剂的开发应用提供基础数据和理论依据。研究内容本文主要对铲癸基甜菜

35、碱的胶束行为及复配性能进行研究，为产品的应用丌发提供基础性数据和科学依据。基于上述目标，主要在以下几个方面展开研究：（）研究妒癸基甜菜碱的聚集行为，考察表面活性剂浓度、体系温度、盐浓度对胶束聚集数及胶束内部微极性的影响。（）分别以两性表面活性剂铲癸基甜菜碱（）与非离子表面活性剂十二烷基聚氧乙烯（）醚（）、阳离子表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵（）、阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（）及十二烷基羧酸钠（）元混合水溶液为研究对象，测定了混合体系的表面张力等温线，并探讨了两性表面活性剂与不同类型表面活性剂混合体系之间的相互作用的规律。（）对铲癸基甜菜碱两性表面活性剂最佳复配体系的增溶作用、泡沫性能、乳化

36、性能、润湿性能等应用性能进行研究，以期为两性表面活性剂的复配应用提供一些理论依据。第二章癸基甜菜碱聚集行为研究引言第二章口癸基甜菜碱聚集行为研究表面活性剂对有机分子的增溶、流变、胶束催化等应用性能都与其溶液中的聚集行为有密切的联系。因而胶束聚集数是表面活性剂性能的一个重要参数，对了解胶束结构和性质有着重要意义。阴、阳离子和非离子表面活性剂的聚集行为已有较广泛的研究，而两性表面活性剂水溶液中的有序组合聚集行为报道较少，对于萨长链烷基甜菜碱表面活性剂水溶液中的聚集行为还未见报道。本章采用稳态荧光探针法，以芘（）为荧光探针物质、二苯甲酮为荧光猝灭剂，对新型油脂基两性表面活性剂仅癸基甜菜碱表面活性剂的

37、聚集行为进行研究，探讨水溶液中影响分子有序组合体大小的因素。实验部分实验试剂弘癸基甜菜碱（，（）（）。），实验室自制，经丙酮三次重结晶，真空干燥至恒重后，用高效液相、和表面张力测定法确定产品符合纯度要求；荧光探针芘（，产品）；氢氧化钠、无水乙醇，乙酸乙酯、丙酮、盐嗽呦、二苯甲酮、氯化钠均为国产分析纯试剂；甲醇（色谱纯，江苏汉邦科技有限公司）；二次蒸馏水（电导率一，无锡新中亚微电子研究所）。实验仪器型超声波浴槽，上海波龙电子设备有限公司；荧光光度计，日本岛津公司；软电离质谱仪，美国公司；（核磁共振谱仪（为内标），瑞士公司；高效液相色谱仪，美国公司；。红外光谱仪，；旋转片式真空泵，南京真空泵厂；水

38、循环真空泵，河南省巩义市杜甫仪器厂；电热恒温水浴锅，江苏省医疗器械厂；一数显酸度仪，上海宇隆仪器有限公司；皿微量进样器，上海医用仪器厂；滴体积测表面张力仪，自制。癸基甜菜碱的纯化与分析（）伽癸基甜菜碱的合成本实验室以价格低廉的天然油脂衍生的十二酸为原料，经过仅一氯代反应生成仅氯代十二酸，再与廉价的短链叔胺一三甲胺一步反应制备癸基甜菜碱型两性表面活性剂似）。反应方程式如下：（）豁（）午江南大学硕士学位论文（）（）（）十（）（）仅癸基甜菜碱的纯化向反应产物中加入适量的氢氧化钠调节体系，经旋转蒸发除去其中未参与反应的三甲胺。用浓盐酸调节体系，用乙酸乙酯萃取未反应产物中的脂肪酸，脱水后用无水乙醇除盐，

39、再经过脱醇后用丙酮多次重结晶得到产品。重结晶后产品经透析得到纯品，通过红外光谱、元素分析、核磁共振谱分析对产物结构进行分析鉴定。（）伽癸基甜菜碱的纯度分析重结晶后产品纯度采用高效液相色谱法测定。色谱柱为反相柱（），柱温，流动相为甲醇，流量，采用蒸发光散射检测器，载气为，压力为，漂移管温度，喷雾器级别为。以透析后纯品为标准物，作标准曲线，采用外标法分析产品中萨的含量。实验原理表面活性剂的胶束聚集数是胶束最重要、最基本的结构参数之一，对表面活性剂浓度依赖关系的研究，在理论研究和实际应用上都有重要意义。常用的测定方法有光散射法，和荧光法【引。稳态荧光猝灭法是测定表面活性剂胶束平均聚集数的可靠技术之一，与其它方法相比，荧光探针法简便、易行，而且对胶束间的相互作用不是很敏感。在含有己知量表面活性剂和微量荧光探针（）的溶液中加入猝灭剂（），和对胶束有很高的选择性亲合力。和提出