非极性溶剂中表面活性剂反相聚集体的普适构筑研究

To break the current difficult position where the preparation of complicated reverse aggregates has to depend on lecithin, we are studying the universe regularity for this preparation suitable to general surfactants. The two key points are necessary to attain for this object, one is to create a new method so as to dissolve surfactants in non-polar organic solvents, which is expected to utilize the molecule-aggregation, and another is to obtain the knowledge about additives how to improve the molecular geometry of surfactants. For this purpose, some typical systems are designed, including AOT, oil-insoluble single-head and single-tail surfactants, and symmetry/asymmetry gemini surfactants. Some additives are considered for the improvement of the molecule geometry of surfactants, for example, the series of conterions with continuously increased size, the bisphenols that can induce intermolecular hydrogen, non-ionic CmEn, etc. The main experimental techniques will be SAXS, DLS/SLS, rheology and electron microscope. The present studies are believed to favor a great advance in the filed of surfactant reverse aggregation, which will lay a foundation for their deep application.

为突破当前复杂反相聚集体还仅依靠卵磷脂制备的困境，本项目拟对其表面活性剂普适构筑的规律展开研究。仔细分析认为实现本目标需要突破两个要素：（1）创新制备方法，以实现广泛表面活性剂在非极性有机溶剂中的聚集溶解；（2）掌握添加剂改善表面活性剂分子形状的规律，满足各种复杂反相聚集体构筑的分子几何要求。为此设计了几种典型体系，包括AOT和油不溶的单头单链表面活性剂、对称和不对称的Gemini表面活性剂，拟通过不同类型添加剂（尺寸系列增大的反离子、可形成分子间氢键的双酚类化合物、非离子型的CmEn等）来改善表面活性剂分子几何并掌握其构筑复杂反相聚集体的规律。根据所形成聚集体的特征，拟重点采用SAXS、DLS和SLS，溶液流变以及电镜等技术来进行性质研究。本项目研究目标的实现将大大拓展表面活性剂反相聚集的领域，奠定这些反相聚集体深入应用的基础。

通常的表面活性剂都难溶于非极性溶剂(油)中，这缘于它的强极性（或离子）头基与油体相不相溶。我们分析认为，倘若能构筑核-壳结构完整的反相聚集体，疏油的头基将被包裹在内核中，亲油链环绕构成外壳，表面活性剂则可望以这样聚集体的形式被分散溶入油中。促进核-壳完整反相聚集体的构筑，其关键在于有效地增大表面活性剂在油相中头基的尺寸，加入添加剂可以很好地实现这个目的。在这些认识的基础上，发展了一步溶解制备表面活性剂/添加剂/油均相溶液的方法。该方法直接将表面活性剂与添加剂置于油溶剂中（如果需要的话，微量水也被注入），在合适温度下的较长时间搅拌后可得到均相油溶液。我们的实践证明，这种方法可靠有效，适用于众多表面活性剂，比文献通常使用的甲醇预溶法来得便利简捷。. 基于一步溶解法，我们制备了多种常见表面活性剂/添加剂/环己烷的均相体系，这些表面活性剂有阳离子季铵和吡啶头基的CTAB和CPC、系列季铵Geminis(m-s-m)，阴离子的SDS，两性的SB-12，超长PEO的非离子CmEn等等，添加剂既有相反电荷的普通表面活性剂、有机盐，甚至简单的无机盐等。这些表面活性剂和添加剂分别都极难溶于环己烷，依赖形成核-壳结构聚集体，均实现了溶解。由此详细研究了它们的自组织，观察到了形貌丰富的反相聚集体，有反相蠕虫、反相囊泡、反相液晶(H2和I2亚相，后者有多种的对称结构)。很多体系呈现高粘弹的凝胶，具有重要应用价值。. 制备方法的突破可望深入开展两亲分子反相复杂聚集行为的研究，以此很好地认识它们在非极性溶剂中的自组织规律，进而开拓油相体系的高水平应用。