4碳氟鏈結構的雙子表面活性劑
通常研究較多的雙子表面活性劑是結構最簡單的,為聯結基團連接兩個頭基和烷基鏈均相等的結構。而對于聯結基團連接兩個頭基和烷基鏈不同的雙子表面活性劑的研究較少,特別是含碳氟鏈的雙子表面活性劑的研究報道則更少。最近ＲｅｉｋｏＯｄａ等合成并研究了含碳氟鏈的雙子表面活性劑,并且和相應的含碳氫鏈的雙子表面活性劑進行了比較。通常碳氟鏈比碳氫鏈的疏水性更強,所以含有碳氟鏈的高疏水性的低聚(雙子)表面活性劑具有更低的ｃｍｃ值和更高的表面活性。這種含碳氟鏈的雙子表面活性劑溶液中體相和其聚集體間的交換速度較慢。在聚集體形態上,含碳氟鏈的雙子表面活性劑并不只是簡單的表面疏水性強,它們能聚集生成不同的結構,其中包括非常穩定的單層和多層囊泡結構,這種結構在單鏈的普通表面活性劑中未曾發現過。碳氫鏈和碳氟鏈雜化(聯結基團連接一頭為碳氫鏈結構,一頭為碳氟鏈結構)的雙子表面活性劑同時具有兩種結構(碳氫鏈雙子表面活性劑和碳氟鏈雙子表面活性劑)表面活性劑的特性。
多種研究手段均表明Ｃ4Ｆ9Ｎ+(ＣＨ3)2-Ｃ2Ｈ4-Ｃ4Ｆ9Ｎ+(ＣＨ3)2,2Ｂｒ-(Ｃ4-2-Ｃ4)溶液濃度在高于ｃｍｃ時不形成膠束,ｃｒｙｏ-ＴＥＭ顯示,溶液中大部分為單層球狀囊泡,它在室溫下就很容易形成直徑為15ｎｍ～200ｎｍ的非常穩定的囊泡,加熱至70℃仍能穩定存在。Ｃ4Ｆ9Ｎ+(ＣＨ3)2-Ｃ2Ｈ4-Ｎ+(ＣＨ3)2Ｃ12Ｈ25(Ｃ4-2-12)結構的雙子表面活性劑同時具有Ｃ4-2-Ｃ4和12-2-12的性質,在稍大于ｃｍｃ的濃度下,溶液是澄清透明的,隨著濃度的增大,溶液仍澄清,但黏度明顯地增大,ｃｒｙｏ-ＴＥＭ觀察該溶液發現,溶液中是單層囊泡和棒狀膠束共存,濃度增大,溶液中多分散的單層囊泡和長線狀膠束共存,并有懸浮的帶狀和雙層結構。加熱后溶液黏度增大,證明其聚集體由雙層向線狀膠束轉變。
Ｃ4-2-Ｃ4和12-2-12兩種雙子表面活性劑混合,其電導率～濃度曲線有兩個轉折點,表明溶液中形成兩種聚集體,并且兩個轉折點所對應的濃度值分別和Ｃ4-2-Ｃ4與12-2-12的ｃｍｃ值相近,這說明兩種表面活性劑聚集體是完全相分離的。宏觀的相分離結果也證實了這一點,溶液分離出的上層和下層分別和單獨的12-2-12和Ｃ4-2-Ｃ4溶液相似。上層相是澄清透明的,隨著濃度的增加黏度變大,加熱黏度變小,40ｍｍｏｌ·Ｌ-1該溶液中是纏繞的線狀膠束,和12-2-12溶液非常相似。而其下層相是不透明的,并且不受溫度的影響,40ｍｍｏｌ·Ｌ-1該溶液中含有大量單層囊泡(直徑從50ｎｍ到500ｎｍ)和多層囊泡,這和單獨的Ｃ4-2-Ｃ4溶液一樣。12-2-12/Ｃ4-2-12和Ｃ4-2-Ｃ4/Ｃ4-2-12體系會產生許多中間形態的結構,從而產生一些特殊的表觀性質。當具有不同排列常數的幾種表面活性劑溶液混合時,會產生不同的聚集中間體。Ｃ4-2-Ｃ4、12-2-12和Ｃ4-2-12這些具有不同曲率膠束體系的混合,會導致產生曲率更小的聚集體。在幾種混合體系中聚集體變形產生加長的,枝狀的環形膠束,這不但可以直接由膠束變為雙層結構,而且膠束聚集數也會變小。這些結構的變化不能簡單的用排列常數來解釋,對相關的分子結構和聚取集體的形態研究有待進一步探討。
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