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基于Gem ini表面活性剂的新型超分子凝胶的制备

更新时间:2016-07-05

Gemini表面活性剂[1]是利用联接基团将两个两亲结构单元在其亲水头基上或靠近亲水头基处以共价键方式连接而成的一类表面活性剂,又称作二聚(dimeric)表面活性剂,这里的联结基团常见的有聚亚甲基(polymethylene)、聚氧乙烯基(polyoxyethylene)和聚氧丙烯基(polyoxypropene),也有刚性的或杂原子的基团。由于Gemini表面活性剂的离子头基是由联结基团通过化学键连接的,两个单体表面活性剂离子之间连接紧密,一方面,因为碳氢链之间的强相互作用而增强了碳链的疏水结合力;另一方面,亲水基间的静电斥力也因为受制于强化学键力而大大削弱,这使得Gemini从表面活性剂的传统模式中跳了出来,在保持每个亲水基团联接的碳原子数相等条件下,与单烷烃链单离子头基的普通表面活性剂相比,具有极高的表面活性和其他优良的物化性能[2-4]

凝胶的结构复杂,可以按各种方式来分类[5-6]。水凝胶是一种在水中溶胀并保持大量水份而又不溶解的聚合物。根据水凝胶对外界刺激的应答情况,水凝胶可分为两大类:①传统水凝胶,这类水凝胶对环境的变化不特别敏感;②智能水凝胶,这类水凝胶对于环境诸如温度、电场、磁场、光、pH、离子强度、压力等微小刺激能够感知、处理并可作功来响应。这种对环境刺激的响应性使之作为新型功能材料成为当今研究的热点,并广泛应用于固定化酶、物料萃取、细胞培养、温敏开关和药物的控制释放等领域。本文中我们利用18-2-18和18-3-18两种表面活性剂与八种有机盐类制备基于Gemini表面活性剂的超分子水凝胶体系。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

丁二酸、己二酸,均为分析纯(国药集团化学试剂有限公司);酒石酸钾钠(分析纯,江苏镇江胜利试剂厂);氢氧化钠(分析纯,上海化学试剂四厂);盐酸(分析纯,振兴化工二厂有限公司);对苯二甲酸、丙二酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸(化学纯,国药集团化学试剂有限公司);柠檬酸(化学纯,上海试剂一厂);18-2-18、18-3-18(化学纯,实验室自制)。

JB/T 5374-1991电子天平(梅特勒-托利多仪器);Q/GHSC 1571-99精密试纸(海三爱思试剂有限公司);CJJ78-1磁力加热搅拌器(江苏城西晓阳电子仪器厂)。

1.2 实验方法

分别配制0.01M的18-3-18和18-2-18的表面活性剂溶液,然后利用0.2M的NaOH溶液和丙二酸、丁二酸、己二酸、对苯二甲酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、酒石酸和柠檬酸八种有机酸配制0.05M的丙二酸钠、丁二酸钠、己二酸钠、对苯二甲酸钠、顺丁烯二酸钠、反丁烯二酸钠、酒石酸钠、柠檬酸钠系列羧酸盐溶液。将表面活性剂溶液与八种有机酸盐类按照不同比例混合,摸索形成凝胶的最佳条件。实验现象:将试管倒置溶剂没有流动则此状态为稳定凝胶(G),有流动但有像冻状的东西存在称其为半凝胶(PG),只有溶液为溶解(S),如果出现沉淀则记为沉淀(P)。实验结果如表1。

(1)由Genim表面活性剂18-2-18与不同的有机盐类制成的凝胶是透明凝胶,但是凝胶体系不稳定,即凝胶强度不够强,在外界条件刺激下易遭到破坏,如此类凝胶在轻微振动、微热的条件下很容易被破坏,凝胶形成条件相对苛刻。

2 结果与讨论

其次,培养学生勤于记录的习惯。俗话说“好记性不如烂笔头”,学生在阅读的时候不仅动口还要动手动脑。指导学生边读编写,可以对所读的文章批注圈点,也可以摘抄佳句名言,还要鼓励学生写出读后感受、书评等,阅读笔记不受形式限制,把自己喜欢的名句佳篇积累起来,整理到集锦本上,作为写作素材,以备查阅,构筑自己知识的殿堂。

2017年夏季种植的对照扬稻6号抽穗日期为8月8日,播始历期91 d;鄂早18的抽穗日期为7月17日,播始历期69 d。在这两个时间段内以5 d为一个单位,统计每5 d抽穗株系的数量。

表1 加入相应的盐所形成的凝胶体系(S-溶液;PG-半凝胶;G-凝胶;P-沉淀)

(2)Genimi表面活性剂18-3-18与有机盐类形成凝胶比较容易得到,且所形成的凝胶比较稳定,尤其它与顺丁烯二酸钠溶液和反丁烯二酸钠溶液,两者的区别就是18-3-18与顺丁烯二酸钠溶液形成了透明凝胶,而18-3-18与反丁烯二酸钠溶液形成的为不透明凝胶。

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3 结束语

利用Genim表面活性剂18-2-18和18-3-18与八种有机盐按不同配比混合,成功制备了基于Gemini表面活性剂的超分子水凝胶,并考查了不同凝胶的稳定性。尤其18-3-18与反丁烯二酸钠溶液所形成的不透明稳定凝胶,对于未来研究纳米量子点与凝胶体系的组装及对所得新型材料性质的研究具有极其重要的意义。

参考文献

[1]J.X.Zhao, F.Liu, D.H.Xie.Alkyltrimethylammonium Bromide-induced Aggregate Transition of Carboxylate Gemini Surfactant with a P-dibenzenediol Spacer from Networks to Thread-like Micelles to Vesicles[J].Colloid and Polymer Science,2015,293(12):3545-3554.

[2]梅平,郑慧玲,陈武,等.Gemini表面活性剂与疏水缔合水溶性聚合物的相互作用研究进展 [J].日用化学工业,2016:46(10)21-32.

[3]张志庆,王芳,周亭,等.Gemini表面活性剂黏弹性流体的流变性研究[J].胶体与聚合物,2016,34(4):147-150.

[4]王军,陈玉菲,李妮妮,等.糖基季铵盐Gemini表面活性剂的缓蚀性能[J].腐蚀与防护,2015:36(2):144-147.

[5]J.A.Kelly,A.M.Shukaliak,C.C.Y.Cheung,et al.Responsive Photonic Hydrogels Based on Nanocrystalline Cellulose[J].Angew.Chem.Int.Ed.,2013,52:8912-8916.

[6]S.Kado,H.Otani,Y.Nakahara,et al.Highly Selective Recognition of Acetate and Bicarbonate by Thiourea-functionalised Inverse Opal Hydrogel in Aqueous Solution [J].Chem.Commun,2013,49:886-888.

王玮,杨本宏,吴云,李萌,孙晨
《安徽化工》 2018年第2期
《安徽化工》2018年第2期文献

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