CO2水基泡沫的稳定机理研究

考察了多种表面活性剂溶液生成的二氧化碳水基泡沫的稳定性,发现十二烷基硫酸钠(SDS)稳定二氧化碳泡沫的效果比较突出。以SDS与脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)体系对比,采用分子动力学模拟方法研究泡沫体系中二氧化碳分子的增溶、扩散等行为以及泡沫液膜中表面活性剂的界面排布规律,并采用FT-IR探测二氧化碳透过泡沫液膜的透过性。实验结果与模拟结果吻合,表明二氧化碳气体分子可增溶在泡沫液膜上表面活性剂疏水链间,并与水分子有相互作用,可渗透进入泡沫液膜,在泡沫液膜内增溶,因此二氧化碳分子透过液膜的扩散能力强,泡沫聚并破灭速度加快。SDS分子疏水链在泡沫液膜界面层内排列致密,液膜内二氧化碳增溶量小,二氧化碳分子透过SDS泡沫液膜的扩散速度较慢,因此泡沫稳定性好。     

烷烃修饰SiO_2纳米颗粒油/水界面吸附特性的分子动力学模拟

采用分子动力学方法对比研究烷烃修饰前后SiO2纳米颗粒在油/水界面的吸附组装行为,分析其密度分布、界面层厚度、界面张力等参量。结果表明:烷烃修饰后纳米颗粒疏水性增强,能自发地快速向油/水界面扩散运移,并在界面形成致密的组装单层膜;烷烃修饰纳米颗粒在油/水界面的吸附能够有效降低界面张力,提高水相对油相的携带能力。     

阴离子双子表面活性剂分子结构对其溶液表、界面活性的影响

在合成一系列阴离子双子表面活性剂的基础上,使用表面张力仪和旋转滴界面张力仪考察了阴离子双子表面活性剂分子结构(亲水头基、疏水碳链、间隔基团)对其溶液表、界面活性的影响。研究发现,疏水链和间隔基团碳数相同时,磺酸盐双子表面活性剂具有更高的表面活性,羧酸盐双子表面活性剂的界面活性更高。间隔基团碳数相同时,随着疏水链碳数增加,双子表面活性剂的表面活性、降低溶液表面张力的能力、吸附效率均先上升后降低,界面活性升高。疏水链碳数相同时,随着间隔基团碳数增加,双子表面活性剂表面活性、降低溶液表面张力的能力、吸附效率均先上升后降低,界面活性降低。结果表明,阴离子双子表面活性剂分子结构的变化影响到其溶液的表、界面活性,在一定的条件下,调整阴离子双子表面活性剂分子结构可以使其溶液具有较为优异的表、界面活性。     

胜利二元复合驱体系界面扩张流变研究

利用Langmuir槽法,采用正弦周期振荡和界面张力弛豫两种方式,研究了胜利稀释原油的界面扩张流变性质,考察了现场表面活性剂及聚合物对其界面吸附膜特性的影响.研究结果表明,胜利石油磺酸盐在较低浓度时可增加原油界面膜强度,非离子表面活性剂由于空间效应无法增大膜强度;而聚合物分子链段插入界面上的活性组分分子间,对界面膜强度有较明显的削弱作用.     

非离子双子表面活性剂的合成研究进展

 双子表面活性剂是由间隔基团通过化学键联接两个疏水基团和两个亲水基团的离子头基构成的一类新型表面活性剂。与传统的单基表面活性剂相比,双子表面活性剂具有较低的临界胶束浓度、降低水溶液表面张力或者水油之间界面张力的性能更强、更好的水溶性等优点。国内外有许多关于阴离子和阳离子双子表面活性剂的合成和性能的报道,但关于非离子双子表面活性剂的合成还较少。非离子双子表面活性剂主要分为两大类：一类是醇醚、酚醚型,另一类是糖类衍生物。本文分别从联接基团加入法、极性头基加入法、疏水链基加入法等合成方法的角度,对不同类型的非离子双子表面活性剂的合成路线及性能进行了概述。其中,联接基团加入法是在两个现成的两亲分子之间插入一个联接基团,将这两个两亲分子联接起来。极性头基加入法则是联接基团先连接两条疏水链,再把两个极性头基加上去,一般是环氧乙烷或者是环氧丙烷加入的方法。疏水链基加入法所采用的原料化合物中含有联接基,并且已经和两个极性基团联接在一起,只是缺了两条碳氢疏水链。最后,对研究中存在的问题和今后的发展方向提出了一些看法,以期对新型双子表面活性剂的工业化有所促进。     

非离子Gemini表面活性剂在固-液界面吸附的Monte Carlo模拟

利用Monte Carlo方法对非离子Gemini表面活性剂在固-液界面的吸附进行了模拟,得到了吸附层厚度、吸附量和链节密度分布,并用两阶段吸附模型拟合了吸附等温线。同时,对Gemini表面活性剂和传统表面活性剂在界面的竞争吸附进行了模拟。结果表明:随着对比温度的升高,单一非离子Gemini表面活性剂在疏水性界面的吸附层厚度减小,吸附量降低,吸附等温线符合两阶段吸附模型。在相同能量参数下,Gemini表面活性剂在界面吸附的能力远比传统表面活性剂在界面吸附的能力强,它可将表面上已吸附的传统表面活性剂解吸下来,从而影响界面性质。     

纳米氢氧化铝稳定泡沫性能研究

通过原位表面活性化可使纳米颗粒变成表面活性颗粒,使其能够吸附在气-液界面上形成颗粒单层,这种颗粒单层类似于表面活性剂在气-液界面上的吸附单分子层,有起泡和稳泡的作用.研究了纳米氢氧化铝与表面活性剂SDS及OP-10复配产生的泡沫的性能.结果表明,以水为溶剂时,OP-10基本不能使纳米氢氧化铝颗粒原位表面活性化,不能在起泡和稳泡方面产生协同效应.而阴离子表面活性剂SDS能够通过静电作用吸附在纳米氢氧化铝颗粒表面,使颗粒表面覆盖一层烷基链而亲水性减弱,从而能以颗粒单层形式吸附在气-液界面上起到起泡和稳泡的作用.当SDS质量分数大于0.6%后,表面活性剂分子在颗粒表面形成双层或多层吸附,打破了活性颗粒的亲水-亲油平衡,纳米颗粒重新转变为强亲水颗粒,起泡、稳泡能力下降.质量分数0.1%纳米Al(OH)3+SDS体系的泡沫封堵性能明显优于单一SDS体系,文中实验条件下阻力因子可达100以上.     

表面活性剂表(界)面吸附状态方程

评价了表面活性剂表(界)面吸附单分子层状态方程的热力学理论,分析了单分子层中表面活性剂基团之间的相互作用(亲水基之间的相互排斥,疏水基之间的相互吸引)和表(界)面下方基底液中无机盐的存在对单分子吸附层状态的影响,提出了一个新的关于表面活性剂表(界)面吸附单分子层的一般表面状态方程。结果与文献报道一致。     

脂肪醇聚醚磺酸盐水溶液与烷烃之间界面张力研究

测定了30℃时不同条件下脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐(AES系列)和脂肪醇聚氧丙烯醚磺酸盐(APS系列)与正辛烷、正癸烷和正十二烷之间的界面张力.结果表明:APS比AES具有更好的界面活性,用HLB值基团计算法证明了这一结论;疏水基链长的APS对于长链烷烃有较好的选择性,疏水基链短的APS对于链较短的烷烃有较好的选择性;同一表面活性剂溶液的最佳盐含量与烷烃碳数ACN有明显的对应关系;APS、AES水溶液的最佳矿化度均较高,在低矿化度条件下不易与烷烃形成超低界面张力.     

随机和交替聚电解质与表面活性剂分子相互作用的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了由带电链节与不带电的中性链节组成的交替共聚物和随机共聚物与带相反电荷表面活性剂的相互作用,考察了随机和交替共聚物中中性链节的亲、疏水性对所形成复合物的影响。结果表明,当共聚物中中性链节表现为亲水特性时,交替与随机共聚物吸附表面活性剂分子的能力差别不大,在所模拟的浓度区间内,两种聚电解质与表面活性剂均形成瓶刷结构。当中性链节表现为疏水特性时,带电链节的交替分布和随机分布不仅影响了其吸附表面活性剂的能力,也影响了复合物的最终结构。在所考察的表面活性剂浓度范围内,疏水性的随机共聚物与表面活性剂相互作用会形成较大的聚集体,而疏水性的交替共聚物与表面活性剂的作用仅能形成瓶刷结构以及较小的聚集体。     

A simulation study on the thermal and wetting behavior of alkane thiol SAM on gold (111) surface

Molecular dynamics simulations have been performed to investigate the structural,thermal and wetting properties of self-assembled monolayer(SAM) of alkane thiol on gold surface.The specific heat capacity of the gold SAM surface was found to linearly increase with the temperature in the range 100–300 K.It was found to drop down at 400 K and this decrease might be attributed to the disorder of the SAM chains.Hydration of gold SAM surface for two different terminal groups,namely methyl(hydrophobic),and hydroxy(hydrophilic) was studied at room temperature.The difference in their wetting behavior and the structure of their interfacial water were examined from the estimation of the z density profile,radial distribution function,hydrogen bonds and orientation of water dipoles in the interfacial region.The present simulation results suggest that the wetting behavior of the gold SAM surface can be modified by altering the terminal functional group of the SAM chains.     

SDS/[Cnmim]Br/H2O体系的双水相性质

研究了咪唑类离子液体[Cnmim]Br与传统阴离子表面活性剂SDS混合水溶液的性质,结果显示混合水溶液性质随咪唑阳离子上烷烃链长的变化而呈现出明显的不同。当离子液体取代烷基链的碳数大于或等于6时,混合体系可以自发地分为共存的两相,即双水相。共存的两相界面清晰、性能稳定且能有效萃取染料二甲酚橙,有望成为新型高效的分离体系,在生物活性物质的纯化、分离中发挥作用。混合体系中离子液体和传统表面活性剂相对含量的改变引起混合溶液中表面活性剂聚集体尺寸和形态的变化,最终导致双水相上、下两相表观现象的差异。此外,离子液体、SDS头基间库仑力作用、烷烃链的疏溶剂力以及离子液体与SDS的协同效应,是形成溶致液晶的重要驱动力,导致较低浓度下十字花纹理层状液晶(LC)的生成。     

The molecular structure of lecithin dihydrate.

Lecithin is a major structural component of biological membranes. Because of their amphipathic nature, lecithin and related phospholipids tend to aggregate as bilayer structures in which the hydrophilic head groups are orientated towards the surface and the hydrophobic hydrocarbon chains towards the interior. A detailed knowledge of the three-dimensional structure of lecithins will aid in the understanding of their role in membrane structure and function, but is still lacking. To this end we have now crystallised and solved the molecular structure of 1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphorylcholine (DMPC), a lecithin species in the naturally occurring configuration. This compound crystallises from a water-containing solution, with two water molecules (5% w/w) of hydration.     

STM investigation of surfactant molecules

Adsorption and self-organization of sodium alkyl sulfonates (STS and SHS) have been studied on HOPG by using the in situ scanning tunneling microscopy (STM). Both SHS and STS molecules adsorb on the HOPG surface and form long-range well-ordered monolayers. The neighboring molecules in different rows form a "head to head" configuration. In the high-resolution images of STS and SHS molecules, one end of the molecules shows bright spots which are attributed to the SO3- groups.     

N-苄基-N-正丁基丙烯酰胺三元共聚物与SDS的相互作用

两亲聚合物与表面活性剂在溶液中能形成聚合物/表面活性剂复合物从而引起溶液性质发生重大变化。通过自由基胶束共聚法制备疏水单体为N-苄基-N-正丁基丙烯酰胺(BBAM)的三元共聚两亲聚合物P(AM-NaA-BBAM),并采用FT-IR进行结构表征。采用荧光探针法、黏度法、流变法研究P(AM-NaA-BBAM)与十二烷基磺酸钠(SDS)的相互作用,分析二者的相互作用机制。结果表明:SDS质量浓度较低时,P(AM-NaA-BBAM)与SDS通过形成混合胶束提高P(AM-NaA-BBAM)/SDS混合体系中疏水基团的缔合强度以及混合溶液的表观黏度和弹性;SDS质量浓度较高时,部分疏水基团单独增溶于表面活性剂胶束中从而破坏溶液的空间网络结构,疏水基团的缔合强度降低,混合溶液表观黏度及弹性降低。     

单L-苯丙氨酸衍生物对乙醇/水混合溶剂的凝胶化研究

考察了单L-苯丙氨酸衍生物——L-3-[(3-硬脂胺酰基)-3-苯基-丙酰基]丁酸(SPAB)在乙醇/水混合溶剂中的凝胶行为,结果表明SPAB在乙醇/水的体积比从9:1到2:3的乙醇/水混合溶剂中能形成稳定的、热可逆的超分子凝胶。而在乙醇/水(V/V=1)溶液中的最低凝胶化浓度(MGC)低至1.2 mg/m L。凝胶的相转变温度(TGS)随凝胶因子浓度增加而升高。扫描电镜(SEM)观察到SPAB在乙醇/水混合溶剂中形成了相互交联的带状纤维聚集体。红外光谱(FTIR)结果表明SPAB分子中酰胺基团间的氢键、烷基的疏水作用以及水与SPAB分子中的羧基间的氢键是分子自组装的主要驱动力。     

Self-assembled structure of alkyloxy substituted benzoic acid methyl ester on HOPG：An STM study

Self-assembled structures of 3,4,5-tris-dodecy-loxy benzoic acid methyl ester (E12), 3,4,5-tris-tetradecy-loxy-benzoic acid methyl ester (E14) and their mixture (E12/E14) have been studied on HOPG by scanning tunneling microscopy (STM). Dimer-like patterns induced by dipole-dipole interaction are observed in E12 and E14 monolayers. The molecules form close-packed rows and interdigitate with the alkyl chains in adjacent molecules. The structural differences are proposed to be from the different length of substituted alkyl chains. Owing to similar adsorption energy, phase separation is observed in the E12 and E14 mixed adlayer with different domains.     

羟基化及硅烷化二氧化硅表面润湿行为的分子模拟

采用分子动力学模拟方法研究水团簇在羟基化及不同链长硅烷化二氧化硅表面的微观润湿行为,通过相互作用能、径向分布函数及扩散系数等参量对微观润湿机制进行分析。结果表明:羟基化二氧化硅表面具有极强亲水性,而硅烷化表面疏水性较强,且疏水性随烷基链增加呈增强趋势;羟基化二氧化硅表面与水分子存在强相互作用,使团簇底部水分子优先向表面移动,并带动其余水分子向表面迁移,促进水团簇在表面铺展,表现出强亲水性;硅烷化二氧化硅表面与水之间主要为范德华作用,不足以克服团簇内部相互作用而破坏水滴结构,表现出强疏水性,随着烷基链增长,表面与水分子的相互作用强度逐渐减弱,疏水性增强。