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小分子与表面活性剂之间的相互作用,能够显著影响表面活性剂分子之间的相互作用,从而有效调控表面活性剂的聚集行为,并拓宽表面活性剂在各种领域的应用。因此,研究小分子与表面活性剂之间的相互作用对于实际应用具有重要的指导意义。本论文主要研究了无机/有机小分子与表面活性剂之间的相互作用,通过加入不同结构的小分子,有效调控表面活性剂的聚集行为,主要研究进展如下:
(1)研究了氯化钠和硫酸钠两种无机盐以及苯甲酸钠和对苯二甲酸钠两种有机盐对带有亲水或疏水连接基团的阳离子季铵盐型Gemini表面活性剂聚集行为的影响,结果表明,所有盐均能有效降低表面活性剂的临界胶束浓度,促进表面活性剂聚集的能力以下列顺序逐渐降低:C6H5COONa>p-C6H4(COONa)2>Na2SO4>NaCl。其中最特殊的是苯甲酸钠,它能够使阳离子Gemini表面活性剂溶液的聚集体由胶束向囊泡转变,对于连接基团带有两个羟基的Gemini表面活性剂,诱导其由胶束向囊泡转变所需苯甲酸钠的量明显减少。
(2)研究了温度对苯甲酸钠与阳离子季铵盐型Gemini表面活性剂混合溶液微观相转变的影响,得到了混合溶液中发生相转变的临界盐浓度和临界转变温度。随着温度的升高,Gemini表面活性剂溶液中聚集体由囊泡向胶束转变需要更高浓度的苯甲酸钠,即在Gemini表面活性剂溶液中,随着苯甲酸钠浓度的增大,导致囊泡向胶束微观相转变的临界温度增大。这是因为温度的升高使得苯甲酸钠和表面活性剂头基之间的静电相互作用大大减弱,使得表面活性剂聚集体曲率变大,从而诱导囊泡向胶束转变。
(3)研究了钙离子对阴离子磺酸盐Gemini表面活性剂12-3-12(SO3)2溶解度和聚集行为的影响。与单链表面活性剂十二烷基硫酸钠相比,12-3-12(SO3)2具有更高的钙离子容忍度,在表面活性剂浓度较高时,直径在100nm到1000nm之间的纤维从溶液中沉淀析出。在沉淀相边界的拐点前后具有不同的沉淀机理,拐点前,沉淀反应占据主导地位,而拐点后大聚集体结合钙离子主导着沉淀过程。
(4)研究了包括Gemini表面活性剂在内的四种阴离子表面活性剂对阳离子M-silole染料分子聚集行为和荧光强度的影响。M-silole与表面活性剂的静电结合显著促进了混合物的聚集,在其等电荷比时呈现了最大的荧光强度,多余的表面活性剂分子使M-silole分子分配在不同的胶束中,从而减弱荧光。M-silole/表面活性剂聚集体的荧光强度可以通过选择不同结构的表面活性剂来有效调节,带有苯环的Gemini表面活性剂由于其最强的聚集能力以及与M-silole分子之间的π-π相互作用,可以最大程度地提高聚集体的荧光强度。
(5)研究了阴离子染料分子TPE与源于淀粉多肽片段的肽两亲性分子C12-Aβ(11-17)在不同pH下的相互作用,通过调控pH值和C12-Aβ(11-17)的浓度,构筑了不同长度的强荧光纤维,其中聚集体的变化伴随着C12-Aβ(11-17)分子在聚集体中二级结构的变化。
(6)研究了Gemini型有机盐1,2-双(2-苄氯化铵乙氧基)乙烷(BEO)对十二烷基硫酸钠(SDS)聚集行为的影响。SDS/BEO混合溶液的聚集行为有明显的浓度依赖性,对于摩尔配比为5:1的SDS/BEO溶液,随着总浓度的降低,线状胶束首先转化成球状胶束,然后转变成小囊泡并逐渐长大,最后转化成松散的大网状聚集体。在总浓度降至0.4mM时,混合体系中不再有聚集体形成。