多疏水链阳离子二聚表面活性剂的合成及其成膜性质的研究

二聚表面活性剂论文 合成论文 单分子膜论文
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二聚表面活性剂是将两个单链单头基普通表面活性剂在离子头基处通过联接基团用化学键联接起来所形成的。联接基团的引入,使有效的调控离子头基之间的距离成为可能,从而使它表现出优良的表面活性和丰富多样的分子有序聚集体形状与特性,是目前胶体与界面化学领域的研究热点。由单分子膜制备而成的LB 膜是具有分子排列高度有序且层结构各向异性的特点,能在分子水平上对材料进行控制性组装,这使LB 膜在半导体技术、非线性光学材料、仿生材料等高技术领域具有广阔的应用前景。二聚表面活性剂在气/液界面上表现出来的独特的性质,使这种结构新颖的表面活性剂应用到LB 膜领域,进行功能材料的开发成为可能。在本文中设计并合成了一种新型结构的多疏水链阳离子二聚表面活性剂,并测定了它所形成的不溶单分子膜在不同条件下的π-A 等温线。实验中通过双十二烷基甲基叔胺与α,ω-二溴代烷以3∶1 的投料比,在无水乙醇中回流48 小时,再经重结晶后,得到了一系列不同长度碳氢链长和联接链长的多长链季铵盐型二聚表面活性剂,通过~1H NMR 、IR、元素分析验证了它们的结构。在不同条件下测定了合成目标产物形成的不溶膜的π-A 等温线,发现1)分子结构的改变会对它所形成的单分子膜性能产生很大的影响。当碳氢链长度增加时,π-A 等温线越趋向于凝聚,由液相向固相的转变越不明显,同时膜的崩溃压升高,表明膜的强度有所增加;当联接链长度增加时,π-A 等温线越趋向于扩张,同时分子极限占据面积也随之增加。2)亚相成分的改变也会使它的成膜性质发生很大的变化。当亚相为0.01M NaBr 溶液时,膜的π-A 等温线更凝聚;同时还发现它得到的崩溃压相对于纯水作亚相π-A 等温线的崩溃压的差值随联接链碳原子数的减少而增大;另外膜的分子极限占据面积有逐渐趋于一致的倾向。这些现象都是由于亚相中大量存在的溴离子会由于浓度较高而进入离子表面活性剂本身的反离子所形成的扩散双电层,并压缩不溶膜的双电层而产生的结果。另外,在研究温度对它的曲线影响时发现,温度对合成的二聚表面活性剂成膜的影响很小,而这种结构的单体受温度的影响非常明显。以上这些结果都说明我们合成的这种新型结构表面活性剂具有良好的成膜性
第一章 阳离子二聚表面活性剂及LB 膜技术的研究进展及应用第9-27页
    1.1 Gemini 表面活性剂的发展与研究第9-18页
        1.1.1 阳离子Gemini 表面活性剂的合成进展第9-13页
        1.1.2 阳离子Gemini 表面活性剂物理化学的进展第13-17页
        1.1.3 阳离子Gemini表面活性剂的应用第17-18页
    1.2 双长链季铵盐的发展状况与应用第18-20页
        1.2.1 双长链季铵盐的发展第19页
        1.2.2 双长链季铵盐的应用第19-20页
    1.3 季铵盐不溶单分子膜的研究第20-25页
        1.3.1 单分子膜及LB 膜的发展第20-21页
        1.3.2 单分子膜及LB 膜的应用第21-23页
        1.3.3 季铵盐不溶单分子膜的研究近况第23-25页
    1.4 选题依据第25-27页
第二章 单分子膜理论部分第27-33页
    2.1 基本概念第27-28页
        2.1.1 π-A 曲线第27页
        2.1.2 单分子极限占据面积第27页
        2.1.3 崩溃压第27-28页
    2.2 单分子不溶膜的类型第28-30页
        2.2.1 气态膜(G)第28页
        2.2.2 二维空间气液平衡第28-29页
        2.2.3 液态扩张膜(Le)第29页
        2.2.4 转变膜(I)第29页
        2.2.5 液态凝聚膜(Lc)第29页
        2.2.6 固态凝聚膜(S)第29-30页
    2.3 影响单分子膜性质和状态的因素第30-33页
        2.3.1 成膜材料自身的性质第30页
        2.3.2 亚相成分的影响第30-31页
        2.3.3 温度的影响第31-32页
        2.3.4 铺展溶液浓度的影响第32-33页
第三章 多疏水链阳离子二聚表面活性剂的合成及表征第33-49页
    3.1 前言第33-34页
        3.1.1 实验背景第33页
        3.1.2 实验路线第33-34页
        3.1.3 实验条件的选择第34页
    3.2 试剂与仪器第34-35页
        3.2.1 试剂第34-35页
        3.2.2 仪器第35页
    3.3 实验部分第35-37页
        3.3.1 化合物1 的制备第35-36页
        3.3.2 化合物2 的制备第36页
        3.3.3 目标产物的命名第36-37页
    3.4 结构表征第37-46页
        3.4.1 化合物2a 和2c 的结构表征第37-41页
        3.4.2 化合物26 和2d 的结构表征第41-44页
        3.4.3 化合物2e 的结构表征第44-46页
    3.5 讨论第46-49页
        3.5.1 反应机理第46-47页
        3.5.2 反应条件第47-48页
        3.5.3 产物提纯第48-49页
第四章 多疏水链阳离子二聚表面活性剂单分子膜的研究第49-61页
    4.1 引言第49-51页
        4.1.1 π-A 曲线的测量装置第49页
        4.1.2 π-A 曲线的测量原理第49-51页
        4.1.3 单分子膜的其它研究方法第51页
    4.2 实验部分第51-53页
        4.2.1 试剂与仪器第51-52页
        4.2.2 实验前的准备工作第52-53页
        4.2.3 π-A 等温线的测定第53页
    4.3 结果与讨论第53-59页
        4.3.1 纯水亚相上的π-A 等温线第53-55页
        4.3.2 亚相为盐溶液的π-A 等温线第55-58页
        4.3.3 温度对π-A 等温线的影响第58-59页
    4.4 本章小结第59-61页
结论第61-62页
参考文献第62-67页
个人简历第67页
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