水溶性高分子在氣液界面的物理化學性質研究.pdf

1、四川大學博士學位論文水溶性高分子在氣液界面的物理化學性質研究姓名：鄭慶康申請學位級別：博士專業(yè)：材料學指導教師：吳大誠20031220縮 性 減小。 在熱 力學 有利的 二甲 基乙 酞 胺氣 液界 面 上，由 于 強 極 性的 二甲 基乙酞胺對本體水及聚乙二醇分子周圍 水結構的 破壞， 使聚 乙二醇溶劑化能力 增加，從而使聚乙二醇氣液界面膜的 平衡表面壓降 低， 膜中聚乙 二醇單元鏈節(jié)平均占 有面積增加， 單元鏈節(jié)密度減小， 水的 含量

2、增加，以 環(huán)鏈或尾鏈進入鄰近溶 液的次 表面相， 聚乙 二醇 氣 液界面 膜的 靜態(tài)彈 性模量 增大， 膜變得 更為 擴 張，易于壓縮。因此，由于溶液性質不同，小分子化合物與水溶性高分子之間的 相互作用， 將導致聚乙二醇氣液界面熱力學性質和熱力學狀態(tài)的明 顯改變。本文基于溶液表面吸附與解吸動力學理論的討論， 采用表面刮去法， 測定了 聚乙 二醇溶液的動態(tài)表面張力， 研究了 聚乙 二醇溶液界面的吸附動力學以 及影響因素。同時， 通過聚乙二

3、醇氣液界面鋪展膜， 在膜面積恒定條件下，測定了 表面鋪展膜的動態(tài)表面壓，研究了 聚乙二醇氣液界面的 解吸動力學和影響因素。應 用動 態(tài) 表面 張 力 ( Y r ) 或 動 態(tài) 表面 壓 ( r i , ) 的 時 間 效 應 建 立的 動 態(tài) 表面張 力( Y , ) 或 動 態(tài) 表 面 壓 ( n , ) 與 表 面 過 剩 濃 度r , 的 定 量 關 系 ， 在 各 種 時 間 效應下研究了 聚乙二醇在溶液擴散的 表觀擴散系數，

4、以 及溶液性質對聚乙 二醇擴散吸附 動力學的影響。 通過聚乙 二醇氣液界面鋪展膜的 表面張力與時間的 依賴關系， 轉化得到了 表面壓 ( r i ) 與 表面 濃度 ( C m o l c m 一 與時間 ( C t ) 的 關 系曲 線， 研究了 表面分子膜的 解吸擴散系數。研究結果表明，聚乙 二醉氣液界面膜表現出良 好的穩(wěn)定性。 聚乙二醇分子從氣液界面膜中的解吸發(fā)生在氣液界面與次表面相之間，通過向次表面相解吸， 聚乙二醇分子獲得

5、在更大的空間調整分子構象的 機會， 再重新吸附到氣液界面，以 便體系達到某種最穩(wěn)定的 熱力學狀態(tài)。由 于高分子鏈的交疊，纏結，聚乙二醇解吸能壘較高，其解吸擴散系數比它從溶液內 部向 氣液界面吸附的 擴散系數要小。溶液的性質對聚乙二醇的 吸附和解吸動力學有明 顯影響. 在熱力學不利的鹽溶液中 或其氣液界面，聚乙 二醇的溶劑化能力減弱， 分子鏈蜷縮， 相互交疊程度減小， 聚乙 二醇高分子 在溶液中 擴散阻 力減小， 使得聚乙 二醇分 子易