磺基甜菜碱型两性离子表面活性剂的合成及其聚合的研究

表面活性剂的化学结构与其物化性能密切相关,两性离子表面活性剂由于其头基阴、阳离子共价键合的特殊结构备受关注。本文以11-溴-1-十一醇和二甲胺为原料,通过甲基丙烯酰氯(MA)和丙烯酰氯(A)的醇解反应引入可聚合基团,最后与1,4-丁磺酸内酯开环反应合成了两种新型的两性离子表面活性剂SB114MA和SB114A,利用核磁共振氢谱表征其纯度较高,计算其产率均可达70%。通过与水和交联剂共混利用紫外光引发自由基聚合实现了可聚合型表面活性剂的固化成膜。红外光谱图中波数为1633 cm-1的碳碳双键在聚合后消失证实了聚合反应的发生。利用扫描电子显微镜和万能试验机表征膜的截面形貌和机械性能,结果表明制备的聚合物薄膜均相且机械性能良好,其断裂强度为2.6 MPa,断裂伸长率为9.2%。

基于球型正胶束结构的质子交换膜的研究

由两亲分子自组装形成的纳米尺度的微观结构,可以提供精确可控的几何形态及化学环境的离子传输通道。传统的柱状、层状等自组装结构,需额外的取向实现高效的离子传输,并且材料不易获得。本文通过两亲分子的自组装形成球型正胶束结构,形成内在连续离子传输通道,巧妙地规避了取向问题,且材料易获得。为了得到这种自组装结构,设计并合成了一种具有较大的亲水头部、较小的疏水尾部结构的磷酸型可聚合双亲分子(MAC11-PA)。在双亲分子与水共混的体系中加入水溶性交联剂二甲基丙烯酸酯-聚乙二醇(PEG-DMA),利用紫外光引发聚合得到质子交换膜(PMAC11-PA)。通过偏光显微镜和小角X射线散射对质子交换膜的内部结构进行了表征,并利用电化学工作站对薄膜的质子传导进行了测试。结果表明通过偏光显微镜和小角X射线散射的共同表征,证实了“大头小尾”的可聚合型双亲分子MAC11-PA自组装形成了球型正相胶束,具有球型正胶束结构的PMAC11-PA膜在60℃、90%RH的条件下,其质子传导率为1.35×10^(-2) S/cm。球型正胶束结构为两亲分子的自组装用于质子传输提供了一种新思路。