姓名：李燕 学号：2007020809 学院：化学化工与材料科学学院 邮箱：liyan2554666 联系电话：15165052484 硕 士 学 位 论 文 论论 文文 题题 目目 离子液体型表面活性剂表面吸附及离子液体型表面活性剂表面吸附及 其微乳液的相行为研究其微乳液的相行为研究 学科专业名称 无机化学 申请人姓名 李燕 指导教师 柴金岭 教授 论文提交时间 2010 年 4 月 12 日 单 位 代 码 10445 学 号 2007020809 分 类 号 O611.4 研究生类别 全日制硕士 山东师范大学硕士学位论文 2 独独 创创 声声 明明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 (注：如没 有其他需要特别声明的， 本栏可空） 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示谢意。 学位论文作者签名： 导师签字： 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解山东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借 阅。 本人授权山东师范大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的 学位论文在解密后适用本授权书） 学位论文作者签名： 导师签字： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 山东师范大学硕士学位论文 i 目录 摘 要. iv ABSTRACT vi 第一章 绪 论 1 1 离子液体型表面活性剂及研究进展 1 2 扩张流变法研究表面活性剂在界面上的聚集行为 3 3 微乳液相行为的研究方法及研究进展 4 4 W/O 稀释法 . 5 4.1 W/O 稀释法的理论推导 . 7 4.2 W/O 微乳液结构参数的公式推导 . 9 4.3 W/O 稀释法的应用 . 10 4.3.1 计算微乳液的界面膜组成. 10 4.3.2 判断微乳液的稳定性. 11 4.3.3 测定微乳液体系的结构参数. 11 5 本文选题的意义、研究内容 11 参考文献. 12 第二章 界面扩张流变法研究离子液体表面活性剂溴化 1-十二烷基-3-甲基咪唑 C12mimBr 在气-液表面上的聚集行为. 20 1 引言 20 2 实验部分 21 2.1 试剂和仪器 21 2.2 实验原理 21 2.3 实验方法 22 3 结果与讨论 22 3.1 离子液体表面活性剂的合成及表征 22 3.2 C12mimBr 水溶液的表面粘弹性质 24 3.3 C12mimBr 浓度对气-液表面动态表面张力及扩张模量的影响. 25 3.3.1 C12mimBr 浓度对动态表面张力的影响 25 3.3.2 C12mimBr 水溶液浓度对扩张模量的影响 26 3.4 温度对 C12mimBr 水溶液表面扩张模量(粘弹性)的影响 28 山东师范大学硕士学位论文 ii 3.4.1 温度对 C12mimBr 水溶液动态表面张力的影响 28 3.4.2 温度对 C12mimBr 水溶液扩张模量的影响 29 3.5 无机盐浓度对 C12mimBr 水溶液扩张模量的影响 . 29 3.5.1 无机盐浓度对 C12mimBr 水溶液动态表面张力的影响 . 29 3.5.2 无机盐浓度对 C12mimBr 水溶液扩张模量的影响 . 30 4 结论. 31 参考文献. 32 第三章 稀释法研究 CnmimBr 形成的 W/O 微乳液的界面组成、热力学性质及结 构参数 35 1 引言 35 2 实验部分 36 2.1 试剂和仪器 36 2.2 实验方法 36 2.3 实验原理 36 3 结果与讨论 36 3.1 C12mimBr(C14mimBr, C16mimBr)/正戊醇/正辛烷/水 W/O 微乳液体系 的界面组成、热力学性质及结构参数 36 3.2 含水量对 W/O 微乳液体系界面组成、热力学性质及结构参数的影响 38 3.3 不同醇对 W/O 微乳液体系相关参数的影响 40 3.4 不同烷烃对 W/O 微乳液体系相关参数的影响 41 3.5 NaCl 浓度对 W/O 微乳液体系相关参数的影响 42 3.6 温度对 W/O 微乳液体系相关参数的影响 44 4 结论 45 参考文献. 45 第四章 SDS 和 C16mimBr 复配形成的 W/O 微乳液的界面组成和热力学性质 . 48 1 引言. 48 2 实验部分 49 2.1 试剂和仪器 49 2.2 实验方法 49 山东师范大学硕士学位论文 iii 2.3 实验原理 49 3 结果与讨论 49 3.1 C16mimBr/SDS/正癸烷/正丁醇/水 W/O 微乳液体系的界面组成及热力 学性质 49 3.2 不同醇对 W/O 微乳液体系的界面组成和热力学性质的影响 51 3.3 不同烷烃对 W/O 微乳液体系的界面组成和热力学性质的影响 52 3.4 NaCl 浓度对 W/O 微乳液体系的界面组成和热力学性质的影响 54 4 结论. 56 参考文献. 57 攻读硕士期间完成论文 60 致 谢 61 山东师范大学硕士学位论文 iv 离子液体型表面活性剂表面吸附及其微乳液的相行为研究离子液体型表面活性剂表面吸附及其微乳液的相行为研究 摘 要 本论文包括四部分，第一部分为绪论；第二部分为界面扩张流变法研究离子 液体型表面活性剂溴化 1-十二烷基-3-甲基咪唑 C12mimBr 在气-液表面上的聚集 行为；第三部分为稀释法研究 CnmimBr 形成的 W/O 微乳液的界面组成、热力学 性质及结构参数；第四部分为 SDS 和 C16mimBr 复配形成的 W/O 微乳液的界面 组成和热力学性质。 一绪论 介绍了离子液体型表面活性剂的基本概念，综述了研究表面活性剂在气-液 表面上聚集行为的界面扩张流变法及研究微乳液相行为的 W/O 稀释法。对界面 扩张流变法及 W/O 稀释法的研究进展进行了评述。 二 界面扩张流变法研究离子液体表面活性剂溴化1-十二烷基-3- 甲基咪唑 C12mimBr 在气-液表面上的聚集行为 利用界面扩张流变法研究了离子液体型表面活性剂溴化 1-十二烷基-3-甲基 咪唑(C12mimBr)在气-液表面上的聚集行为。考察了 C12mimBr 浓度、盐度、温度 及扩张频率等对扩张粘弹性质的影响。 1. C12mimBr 浓度对表面扩张粘弹性有显著影响。 随 C12mimBr 浓度增大， 扩 张模量先增大后减小。 2. 盐度和温度对 C12mimBr 水溶液的表面粘弹性也有重要影响。 NaBr(CaBr2) 的浓度越大、温度越低，体系的扩张模量越大, 越有利于形成稳定的表面膜。 3. 扩张频率对 C12mimBr 水溶液表面的扩张粘弹性也有影响。 扩张弹性随扩 张频率增大而增加，扩张粘性和相角随扩张频率增大而减小。扩张模量则随扩张 频率增大而增加。 三. 稀释法研究 CnmimBr 形成的 W/O 微乳液的界面组成、热力 学性质及结构参数 山东师范大学硕士学位论文 v 利用 W/O 稀释法研究了 CnmimBr 形成的 W/O 微乳液体系的界面组成、热 力学性质及结构参数。讨论了 o (水与表面活性剂的摩尔比)、醇、油、盐度及温 度等对结构参数等的影响。 1. 随微乳液中的含水量增加，液滴的尺寸明显增大。因此在利用该 W/O 微 乳液作为模板制备纳米粒子时，可通过控制含水量，制得不同尺寸的纳米粒子。 2. 表面活性剂分子链长变长、醇分子链长变长、烷烃分子链长缩短及盐度 增加等，均使微乳液滴的尺寸增加。 3. 升高温度时，表面活性剂分子在界面膜上的几何构型发生变化，不利于 形成稳定的 W/O 微乳液。 四 SDS 和 C16mimBr 复配形成的 W/O 微乳液的界面组成和热力 学性质 利用稀释法研究了阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和阳离子表面活 性剂溴化 1-十六烷基-3-甲基咪唑(C16mimBr)复配形成的 W/O 微乳液的界面组成 和热力学性质。考察了醇、油和盐度等对 W/O 微乳液的影响。 1. 当 SDS 和 C16mimBr 的摩尔比在 00.2 和 0.81.0 范围内变化时， C16mimBr/SDS/正癸烷/正丁醇/水体系可形成稳定的 W/O 微乳液。 2. 阴、阳离子表面活性剂在调节界面膜亲水亲油性方面存在协同作用，这 归因于阴阳离子表面活性剂之间强的静电作用。 3. 在 C16mimBr/SDS/醇/油/水体系中，醇、油和盐度等均影响醇在界面上的 摩尔分数、醇在油相中的溶解度及醇从连续油相转移到界面的自由能。 4. 醇分子的碳链越长，越容易穿透界面膜，调节界面膜亲水亲油平衡所需 醇的量越少。油分子的碳链越短或无机盐浓度越高，越有利于 W/O 微乳液的形 成，形成 W/O 微乳液所需醇的量越少。 关键词关键词：表面活性剂；离子液体；微乳液；界面扩张流变；W/O 稀释法 分类号分类号：O611.4 山东师范大学硕士学位论文 vi Studies on the Surface Adsorption and Microemulsion Phase Behavior of Surfactant-like Lonic Liquids ABSTRACT This thesis contains four parts. Chapter I, Introduction； Chapter II, Studies on the aggregation behavior of the surfactant-like ionic liquid C12mimBr at the air-liquid interface by the dilational rheology method；Chapter III, Studies on the interfacial composition, thermodynamic properties and structural parameters of the W/O microemulsions containing CnmimBr； Chapter IV, Synergic effect of SDS and C16mimBr on the interfacial composition and thermodynamics of the W/O microemulsions. Chapter I. Introduction Surfactant-like ionic liquids, such as 1-dodecyl-3-methylimidazolium bromide (C12mimBr)， 1-tetradecyl-3-methylimidazolium bromide (C14mimBr) and 1-hexadecyl -3-methylimidazolium bromide(C16mimBr)were introduced. The dilational rheology method used in the research of the aggregation behavior of a surfactant at the air-liquid interface, and the W/O dilution method used in studying the phase behavior of microemulsions were summarized. The progress in the research of t