金属配位诱导体系Ca(DS)_2/C_(14)DMAO/H_2O的相行为和流变学

在室温(25.0±0.1℃)下,对十二烷基硫酸钙(Ca(DS)2)/十四烷基二甲基氧化胺(C14DMAO)体系在两种表面活性剂不同比例r(r=nCa(DS)2/nC14DMAO)下的水溶液进行了表面活性考察.当Ca(DS)2和C14DMAO结合形成复配体系时,溶液CMC值及在CMC时的表面张力都远低于C14DMAO溶液,说明Ca(DS)2和C14DMAO的缔合结构在水-空气界面的结合比单一表面活性剂更为紧密.在所考察的比例中,当r=2.0:10.0时,溶液CMC值及在CMC时的表面张力达到最低值,该比例处于囊泡相区域.当C14DMAO浓度固定时,随着Ca(DS)2的加入,首先形成了球状胶束相(L1-相),然后球状生长得到蠕虫状胶束相(L1-相),接着出现L1/Lα两相区,之后随Ca(DS)2浓度的进一步增大,得到了具有双折射现象的囊泡相区(Lαv-相),而后是凝胶相(gel),最后当Ca(DS)2过量时,不溶的Ca(DS)2在溶液中形成了沉淀.对囊泡相样品进行负染色透射电镜表征,观察到了多分散的囊泡结构,囊泡直径分布约在50～200nm范围内.各相区受温度影响变化非常显著.当温度升高时,在相同C14DMAO浓度下,各相之间界面都向高浓度方向移动.在40℃时,凝胶相消失,这可能是由于表面活性剂链的熔化所致.对该体系所形成的蠕虫状胶束相和囊泡相在室温下进行了流变行为考察.固定C14DMAO浓度为100.0mmolL?1,Ca(DS)2浓度在12.0和15.0mmolL?1的样品呈现出蠕虫状胶束的流变行为,即低频下的Maxwell特征响应.而Ca(DS)2浓度为25.0mmolL?1的样品则表现出了囊泡相在浓度较高时所常见的凝胶的弹性响应.当在囊泡相区域固定两种表面活性剂浓度之比r为3.0:10.0,改变表面活性剂总浓度时,流变测试结果表明,随浓度的增加,溶液的粘性和弹性都明显增大,而弹性的增加更为明显.在较高浓度下,所形成的蠕虫状胶束和囊泡溶液具有明显的黏弹性.在该体系中,形成不同聚集结构的直接驱动力是Ca2+和C14DMAO分子中N→O基团之间的配位作用.Ca2+在溶液中几乎不电离,而是与表面活性剂极性头基较紧密地结合,因此溶液中不存在反离子形成的盐对聚集体的屏蔽作用,属于无盐体系.由于金属离子较紧密地结合在聚集体上,其分布鲜明地体现了聚集体的结构,故该类体系可用于含不同金属的功能材料的制备,开发其模板功能.除配位作用外,两种表面活性剂极性头基之间的静电作用、疏水链的疏水作用都对该类体系的构筑产生较大的影响.因此,可通过筛选由不同金属形成的不同结构的表面活性剂,控制合适的外部条件如温度、盐度等,实现对聚集体系聚集行为的调控,从而应用于工农业生产及材料制备中.