嵌段共聚物在油水界面上自組裝行為的研究.pdf

1、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(Pluronic)嵌段共聚物是一類應(yīng)用廣泛的非離子型高分子表面活性劑，由于其典型的兩親性、良好的界面吸附性、無毒無害、良好的生物相容性以及對環(huán)境友好性等特點，被用作油田開發(fā)中的破乳劑、污水處理、洗滌劑、去污劑、新型材料合成、調(diào)控藥物傳輸及靶向識別、紡絲油劑、潤濕劑及分散劑等。嵌段共聚物的這些應(yīng)用與它在油水界面上的自組裝行為密切相關(guān),因而嵌段共聚物在界面處的自組裝行為以及它們的界面性質(zhì)一直是人們感興趣的研究課

2、題。研究嵌段共聚物自組裝行為和其表現(xiàn)出的界面性質(zhì)具有十分重要的理論指導(dǎo)意義和實際應(yīng)用價值。
　　Pluronic嵌段共聚物分子因其獨特的親水親油性故能夠自發(fā)地有序排列在兩相界面處，在界面處形成穩(wěn)定的單分子表面活性劑膜結(jié)構(gòu)，從而顯著降低界面張力，改變界面性質(zhì)。利用界面擴(kuò)張黏彈性可以從宏觀上獲得形成的單分子層吸附膜的結(jié)構(gòu)信息，在一定程度上解釋其作用機(jī)理，但不能從分子水平上提供聚集體的微觀結(jié)構(gòu)和動態(tài)性質(zhì)，更不可能給出機(jī)理中的明確的差別。

3、因此，本論文利用界面膨脹流變的方法研究了不同結(jié)構(gòu)Pluronic分子在油水界面的擴(kuò)張粘彈性，并采用介觀模擬方法研究其在油/水界面上的自組裝行為，將實驗研究和分子模擬相結(jié)合，探討Pluronic嵌段共聚物濃度和分子結(jié)構(gòu)、油水比例等因素對其自組裝結(jié)構(gòu)和界面性質(zhì)的影響。論文主要研究了以下幾方面的內(nèi)容：
　　1、Pluronic型嵌段共聚物界面擴(kuò)張粘彈性研究。
　　擴(kuò)張頻率、嵌段共聚物的結(jié)構(gòu)、濃度對體系的界面粘彈性都有著重要的影響。

4、本文研究了三種嵌段共聚物F127、F68和PE10500在油水界面的自組裝行為。研究結(jié)果表明：三種嵌段共聚物的擴(kuò)張模量ε和擴(kuò)張彈性模量 de均隨擴(kuò)張頻率的增加而增大，F(xiàn)68體系的彈性模量最高，形成的界面膜強(qiáng)度最高；而三者的擴(kuò)張粘性 dh均隨頻率增加而不斷降低。在所有頻率和研究濃度下，F(xiàn)127、F68和PE10500三種嵌段共聚物體系界面處單層膜的擴(kuò)張彈性值均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其擴(kuò)張粘性值，這說明其在油水界面處的單層膜以彈性為主。嵌段共聚物的結(jié)構(gòu)對

5、界面粘彈性也有影響：三種嵌段共聚物的PPO/PEO比值 F68　　2、不同分子結(jié)構(gòu)的AB型嵌段共聚物在油水界面上自組裝行為的介觀模擬研究。
　　在油水體積比為0.5-2.0范圍內(nèi)體系能形成穩(wěn)定的油水兩相界面，AB型嵌段共聚物分子鏈主要吸附在油水界面上且PEO排布更加直立；隨著AB型嵌段

6、共聚物濃度增加，界面上嵌段共聚物分子數(shù)目增加且分子鏈的均方根末端距

1/2值增大，排布有序性增強(qiáng)，界面厚度明顯增加。若油水比例增大，界面上AB型嵌段共聚物分子的界面張力基本不變，但嵌段共聚物分子鏈 PPO嵌段變直立，界面區(qū)域PPO嵌段和PEO嵌段的密度峰寬度明顯變寬，表明界面厚度增大。當(dāng)嵌段共聚物疏水性嵌段數(shù)目一樣時，親水性嵌段含量越低者，界面張力越低，界面效率越高；當(dāng)親水性嵌段數(shù)目一樣時，疏水性嵌段含量越高者，界面張力越低，界面

7、效率越高。
　　3、Pluronic三嵌段共聚物在油水界面上自組裝行為的介觀模擬研究。
　　Pluronic三嵌段共聚物的分子量、PPO/PEO比例以及油水比等因素對該類三嵌段共聚物的界面構(gòu)型、界面張力和界面厚度等均具有一定的影響；PPO/PEO比值越大且分子量越高者，體系界面張力越低，界面厚度越大；當(dāng)Pluronic三嵌段共聚物的PPO/PEO的比值接近時，分子量較小者界面張力越低，界面厚度越小，如F68分子中的PPO嵌段