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Delta-8調整表麵活性劑的質量比實現類似於帶電荷的聚合電解質-表麵活性劑混合體係的相分離(上)

來源:上海凯发K8国际手机网页 瀏覽 48 次 發布時間:2022-06-13

摘要


在這項研究中,凯发K8国际手机网页考慮了季銨鹽表麵活性劑二烷基二甲基氯化銨(DDQ)和烷基(C12,70%;C14,30%)二甲基苄基氯化銨(BAC)在添加聚二烯丙基二甲基氯化銨(pDADMAC)後的水混合物中的分離相分離,作為濃度和分子量的函數。表麵活性劑類型的性質在確定濃度時起主導作用,在該濃度下,觀察到分離為基本上富含表麵活性劑的上層相和富含聚電解質的下層相。然而,對於高分子量pDADMAC,有明顯跡象表明存在額外的消耗絮凝效應。當調節BAC/DDQ比時,可以精確控製分離相分離點。凯发K8国际手机网页提出了一種類似帶電季銨鹽聚電解質/表麵活性劑/水混合物的相分離機製,這是由表麵活性劑頭基周圍的離子氣氛中的還原和可能的離子對形成引起的。此外,還觀察到了聚電解質誘導的耗盡絮凝效應。


導言


由於其在化妝品、洗滌劑、製藥和生物技術應用中的商業重要性,1−6研究了幾種聚合物/表麵活性劑/水混合物,其中許多混合物經過等溫相分離,形成富含聚電解質和表麵活性劑的相。然而,類電荷聚電解質的麵積−表麵活性劑混合物的相互作用仍不太清楚,7−16尤其適用於含有季銨氯化物聚電解質的配方。


Comas Rojas等人7研究了聚乙烯亞胺(PEI)和十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)在稀釋條件下的相互作用,發現PEI的存在會導致臨界膠束濃度(cmc)降低,並在空氣中形成介觀結構薄膜−水界麵。這是合理的,因為CTAB和PEI在溶液中發生弱相互作用,導致表麵活性劑模板化,導致雙電層受到抑製,導致反離子被緊緊抓住。17


在較高濃度下,類電荷聚電解質的分離相分離−據報道,表麵活性劑分為上層富含表麵活性劑相和下層聚電解質相,11,13−16可通過添加NaCl在聚合物/表麵活性劑濃度低得多的情況下進一步觸發。13−15 Nilsson等人15,16表明,在這些分離類型的係統中,添加疏水共溶液會影響聚電解質/表麵活性劑的相容性,從而影響臨界相分離濃度。辛烷的加入增加了相容性,但辛醇的加入降低了相容性。這些觀察結果在膠束聚集數方麵是合理的。聚合物中觀察到的分離相分離−表麵活性劑體係類似於聚合物體係−聚合物混合物也會發生相分離,這種現象通常被稱為聚合物不相容。當不同聚合物之間的有效相互作用是排斥的或/或對溶劑有不同程度的親和力時,就會發生聚合物不相容性。14


詳細評估透明質酸鈉/十二烷基硫酸鈉/水、13聚-(4-苯乙烯磺酸鈉)/十二烷基硫酸鈉/水的分離相分離,11和聚二烯丙基二甲基氯化銨(pDADMAC)/十六烷基三甲基溴化銨/水11表明,在每種情況下,水都被發現進行了分配,以保持兩相之間的化學電位中性。雖然這解釋了最終的平衡狀態,但它無法解釋最初是什麽觸發了這些混合物中的相分離。


本文旨在進一步研究季銨鹽聚電解質和季銨鹽表麵活性劑濃多組分水溶液中等溫相分離的觸發過程。在本研究中,凯发K8国际手机网页僅關注不同分子量的pDADMAC及其與季銨表麵活性劑二烷基二甲基氯化銨(DDQ)和烷基(C12,70%;C14 30%)二甲基苄基氯化銨(BAC)及其混合物的相互作用。


實驗段


試劑和樣品製備。pDADMAC,Mv=8.5 kDa,作為28 wt%的水溶液從Poly Sciences Inc.獲得,pDADMAC,Mv=21和140 kDa,分別作為35和20 wt%的溶液從Sigmaldrich獲得。DDQ從Lonza(商品名-Lonza Bardac 2240)獲得,並以40 wt%的水溶液形式收到。BAC從Thor(商品名-Activide BAC 50 M)獲得,並以50 wt%的水溶液形式接收。通過在80°C的真空烘箱中幹燥,通過重量法驗證上述儲備溶液的濃度,直到未記錄進一步的質量損失。每個樣品進行三次重複測量,並記錄平均結果。除非另有說明,否則表麵活性劑和聚電解質均按原樣使用,無需進一步純化(表1)。


表1.研究中使用的聚合物和表麵活性劑的化學結構

特別說明時,使用苯甲酰化透析管(2 kDa分子量截止值,Sigma-Aldrich,D7884-1FT)將140 kDa pDADMAC與微孔過濾水透析四天,每天更換兩次水,此時燒杯內的水電導率已恢複到與微孔過濾水相當的水平。在25°C下,在Jenway 4010電導率儀上測量電導率。


分析級氯化鈉來自Fisher Scientific。所有溶液均使用微孔過濾水。所有實驗均使用新鮮溶液。儲備溶液在聚丙烯瓶中製備(Nalgene瓶,200型,100 mL,購自Sigma Aldrich),單個樣品在10 mL聚丙烯刻度樣品管中製備。


程序和技術。使用TSK凝膠柱進行尺寸排阻色譜(SEC)。使用兩種不同的SEC係統:低分子量(G2000PW和G3000PW)和高分子量(G4000PW和G5000PW),結合Gilson 132折射率檢測器,流速為0.5 mL/min,在25°C下使用0.1 M檸檬酸緩衝液,並使用聚(環氧乙烷)標準進行校準。


在Bruker Ultrashield 400 MHz光譜儀上進行1 H NMR。測量前,樣品在D2O(Sigma-Aldrich)中再水化。


重量分析通過將稱重樣品轉移至樣品盤並放置在真空烘箱(80°C)中進行。每24小時稱量一次樣品,直到沒有觀察到進一步的體重下降。每個樣本進行三次重複測量,並記錄平均結果。


使用Ubbelohde(Rheotek-VIS3300)毛細管粘度計在25°C下進行稀溶液粘度測定。從1 M NaCl中的不同濃度製備單個樣品,在測定之前將每個溶液放置30分鍾,並取三次測量的平均值。通過添加pDADMAC儲備溶液、2 M NaCl儲備溶液和微孔過濾水,按質量製備樣品。為每個聚合物樣品繪製Huggins-Kraemer曲線圖,並外推至零濃度,得出特性粘度(η)。


使用Kibron Delta 8張力計進行表麵張力測量,該張力計基於DeNouy方法和鉑棒探針。在12×8孔板中,使用Epmotion 5075液體處理器(Eppendorf)從濃縮儲備溶液中連續稀釋0.5。每個孔充滿總樣品體積為100μL。每個濃度共進行八次重複測量。每個平板上都有純化蒸餾水對照品。


使用Malvern Instruments的Zetasizer Nano和He進行光子相關光譜(PCS)粒度測定−波長為632.8 nm的氖激光器,後向散射檢測器設置為173°。溶液用0.22μm聚(醚碸)注射器過濾器過濾兩次,然後放入聚苯乙烯10×10×45 mm3試管中。結果是在25°C下進行的四次測量的平均值。使用CONTIN程序對粒度分布進行反褶積。18為了確定要添加到表麵活性劑溶液中的適當濃度的NaCl,在恒定的表麵活性劑濃度(100 mM)下為每種表麵活性劑類型配製了一係列溶液。PCS實驗選擇表麵活性劑濁點以下的NaCl濃度:5×10−3米DDQ和0.3米BAC。


相分離研究的樣品是從適當的儲備溶液中按質量測量的。樣品用磁力攪拌器攪拌1小時,然後用手翻轉10次。在最後一次攪拌後48小時進行目視觀察,以確定是否發生相分離。