Practice8表面活性剂聚集行为的介观模拟

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【doc】表面活性剂泊洛沙姆188临界胶束浓度的模拟计算

表面活性剂泊洛沙姆188临界胶束浓度的模拟计算世界科学技术一中医药现代化★专题讨论摘要:建立了一种介观模拟计算表面活性剂临界胶柬浓度(cMc)的方法.以非离子表面活性剂泊洛沙姆l88为研究对象,计算了其在298K下的临界胶束浓度(cMC),分析了泊洛沙姆l88在水中相行为和有序参数的变化,为表面活性剂增溶作用的研究提供了基础.关键词:介观动力学临界胶束浓度泊洛沙姆l88(r新药研发过程中由于许多新活性成分的溶解度很小,影响其生物利用度和成药性,药剂工业在新药开发中为此付出了约40%的工作量…;尤其在中药药剂研究中,由于中药成分复杂多样,提高难溶性成分的溶解度是中药亟待解决的问题之一.常用增溶方法包括调节pH值,采用复溶剂,加入助溶剂,胶束增溶,包合以及乳化或微乳化等,其中利用表面活性剂进行增溶是一种重要的方法.表面活性剂的增溶机理与其在水中形成的胶束有关.当表面活性剂在其稀溶液中达到临界胶束浓度(CMc)时,被增溶物质进入疏水性的胶束内核而使其溶解度增大.因此,临界胶束浓度(CMc)是考察表面活性剂增溶作用的重要参数.实验测定cMc的方法主要有核磁共振法,紫外分光光度法,光散射法,蒸气压法,溶解度法,比色法(染料吸附法),电导法,表面张力法等『2_.介观模拟方法是近年来应用较广泛的一种计算机模拟技术,已在共聚物相分离,收稿日期:2008—06—14修回日期:2OH08一O8一【)4油一水表面活性剂体系,洗涤作用中的临界过程,逆变胶束,乳胶种子形成,高分子混和增溶剂等方面应用f3l.本文以非离子表面活性剂泊洛沙姆l88为载体,介绍了采用介观动力学(MesoDyn)模拟来计算cMc的方法,讨论了泊洛沙姆l88在水中形成胶束的相分离过程.一,材料和方法1.材料研究平台:AccelrVs公司的Materiajsstudio4.1研究平台研究对象:泊洛沙姆188(E00嚣E0),结构式为HO(C:H40)7q(CH60)28(C:H0)H,总分子量约为900O【4..2.壅主要采用介观模拟中的介观动力学模拟(Meso—Dyn).为了表征体系的化学性质,在进行模拟计算时,需确定两个重要参数:各重复单元的Gaussian链以及不同组分问的相互作用能.★国有中医药管理局中医药行业科研专项(2007O8【】(】6):符合中药特点的增溶性药用辅料的筛选与评价,负责人:杨明;北京市重点实验室(JD10HD26O538),负责人:乔延江;中药抗病毒有效物质基础研究(编号:xK10O270569),负责人:乔延江.★★联系人:乔延江,本刊编委,教授,博士生导师,主要研究方向:中药信息工程,中药新药研发,Email:**************.[D以dScence∽dcnofo.r帅.厂砌nse9dcner肌derd0]262008第十卷第五期★V o1.10No.5对于前者,模拟中用"弹簧和珠子"(sngandbead)来表示Gaussian链,弹簧模拟珠子之间的伸缩行为,代表了相同片段之间的连接,其链长由最初的全原子结构决定;每个珠子表示一个统计单元,代表多个真实单体的组合.在Gaussian链中,所有的珠子具有相同的体积,原始体系的粗粒化程度影响着链的拓扑结构.因此,Gaussian链的选择是介观动力学模拟中一个非常重要的方面.泊洛沙姆真实分子链长和Gaussian链之间遵循如下的换算关系f51:量:4.3.戈这里x和Y分别代表嵌段共聚物中E0和P0链段的单体数,x和Y分别表示Gaussian链中珠子A和B的数目(A和B分别表示E0和PO嵌段).对于后者,即体系中珠子间的相互作用参数可采用原子模拟方法,经验值,以及实验数据如蒸气压数据同等得出.最简单的方法是基于正规溶液理论(regularsolutiontheoIIy),且FloIy—Huggins数x与组分的溶解度参数6有关系.溶剂和聚合物之间的Fl0ry—Huggins参数计算如下:(一).+(2)V一是参比体积(如单体的体积),熵对混合能xs的贡献可以忽略不计,因为与别的项相比,它的值非常的小I9I,故可以忽略不计.溶解度参数8与体系中每种组分的内聚能密度E/V有关,其定义如下:6=E/(3)因此计算8之前首先要计算内聚能.可采用MaterialsStu(1io中的Amorph0usCell模块对系统进行动力学模拟得到内聚能值(E),也可直接采用B1ends计算得到F1ory—Huggins参数.二,实验结果与讨论1.模拟参数的计算结果高斯链的拓扑结构由公式(1)计算,不同组分之间的相互作用参数采用Bjends模块计算,结果见表I 和表2(A表示EO珠子,B代表P0珠子,w代表水珠子).其它模拟参数选择如下:模拟格子选择32nm×32nm×32nm的模拟格子,珠子之间的键为d=1.2nm, 扩散系数为l0cm.体系的噪音系数n=75.019,模拟步幅△下=50ns,模拟温度T=298K,总的模拟时间为1ms(共计200o0steps).2.模拟相图的变化及分析本研究分别选取泊洛沙姆l88相对含量分别为1%,1.5%,1.6%,1.7%,2%,3%,5%,8%和24%(与之对应,水的相对含量分别为99%,98.5%,98.4%,98.3%,98%,97%,95%,92%和76%)进行模拟实验,得到不同模拟时间下以PP0嵌段表示的聚集结构变化相图.结果表明,相对含量低于1.6%泊洛沙姆188 无法在水中形成胶束,而相对含量高于1.7%时能形成球形胶束.如图所示,图1a为相对含量1.6%下泊洛沙姆188的最终相图,可看出此浓度下体系尚处于均相阶段,尚未开始形成胶束;图1b为相对含量1.7%下的最终相图,可以清楚的看出此浓度下泊洛沙姆l88已经开始形成球形胶;图lc和图ld分别是表1泊洛沙姆188的拓扑结构表2体系中不同组分之间相互作用参数的计算(a)1.6%◆◇譬27[0rzdScece(mdr,cnoZ0{g),朋oder】0￡on'z'6cd0nCnese胁dcne(znd(e"0Adc0] 一%～◇一,世界科学技术一中医药现代化★专题讨论相对含量为2%和3%下的最终相图,表明形成的胶束逐渐趋于稳定.经研究,初步确定泊洛沙姆188的临界胶束浓度范围为1.6%～1.7%.3.有序参数的变化及分析有序参数(orderparameters)是指体系中某一组分偏离同种介质的平均偏差,主要反映体系相分离的过程和效果l1(】],是体系相分离和各组分相容程度的综合体现.不同珠子有序参数之间的分离表明两种分子问相互作用的开始,在本研究体系中即意味着水和泊洛沙姆188之间相互作用的开始.以有序参数为指标可判断表面活性剂是否形成了胶束.以相对含量1.6%和1.7%时有序参数随模拟时间的变化图为例来说明.图2是相对含量1.6%时泊洛沙姆l88在水中有序参数随模拟时问的变化图,可以看出在整个20000steps过程中,有序参数几乎没有变化,即没有形成胶束;而图3是1.7%泊洛沙姆在水中有序参数随模拟时间的变化图,可以看出在0～2【)00steps之间时有序参数急剧增加,说明此时开始形成胶束.根据胶束形成过程可将有序参数随时问的变化分为三个阶段(图3):阶段I,有序参数变化很小(0～60Osteps),表明模拟之初体系处于均相状态,泊洛沙姆188在水中的聚集尚未开始;阶段II,有序参数急剧增加(600～2400steps),此阶段耗时较短,约为0.09ms,表明此时泊洛沙姆l88开始在水中形成聚集体,初始的球形胶束开始形成,且聚集体形成的速度非常快;阶段III,有序参数逐渐达到平衡,体系在修复先前阶段形成的粗糙胶束,此阶段最为耗时(2400～200O0steDs).通过有序参数的分析,可看出模拟之初体系为均相,随着模拟时间的增加,逐渐发生相分离,开始形成球形胶束,最后达到相平衡,共经历了均相,胶束形成,平衡j个阶段.4.临界胶束浓度的计算本文通过模拟计算,确定泊洛沙姆l88cMc的范围在相对含量为1.6%～1.7%之间,即1.74×10～1.85×0己00040O060008O00lOO00120O014O0Ol6O00l8OO020000 Times}ep(steps)Le孽end——一BeadE0一一Beadp0一BeadW图21.6%泊洛沙姆在水中有序参数随模拟时间的变化0Z000400060O0800OlO000l2O00l40OOl60001800O2OO00Timeslep(steps)Legend——B皂adE0一Beadp0—8eadW图31.7%泊洛沙姆在水中有序参数随模拟时间的变化[0rfd5cMe帆dc0logy.如mo凡D厂no凡nesedcne帆de0dcn]J28 2008第十卷第五期★V o1.10No.510mol?.与文献lll1中实验测定所得cMc值1.25×1Omol?L相比,可看出模拟计算结果与实验结果虽存在差异,但可为实验测定提供有效指导,为实验工作者确定表面活性剂的cMc节省大量时间和经费.三,结论临界胶束浓度(cMc)是考察表面活性剂增溶作用的重要参数.本文使用介观动力学方法建立了非离子表面活性剂泊洛沙姆188临界胶束浓度的模拟计算方法,为实验研究表面活性剂的增溶提供了参考,并探讨了泊洛沙姆188在水中聚集行为的变化,为实验观察提供了介观层次上的信息.本研究结果为二元组分乃至多元组分之间相互作用的研究以及药物制剂中增溶剂的选择提供了一定的指导.中药成分复杂,许多活性成分由于难于溶解,生物利用度差,制约了其在临床的应用.因此提高中药活性成分的溶解性,对于中药新药的开发具有重要意义.采用模拟计算的研究方法,可对给药系统中药物,辅料之间的相互作用进行研究,揭示实验研究无法阐明的内在过程,对于给药系统的开发及载体材料的选取具有指导意义,为中药新型给药系统的开发奠定了一定的基础.参考文献任鲁华,李强,吕育齐.增加难溶性药物溶解度方法新进展.黑龙江医药,20O7,20f1):25～27.2陈振江.8种cMc测定方法的比较.中国中药杂志,l995,20(9):546～547.3李有勇,郭森立,王凯旋,徐筱杰.介观层次上的计算机模拟和应用.化学进展,20H00,12(4):36l～375.4王猛,张钧寿,周建平.注射用辅料泊洛沙姆l88.药学与临床研究, 2007,15(1):10～13.5B.A.C.vanVlimmeren,N.M.Mau—ts,A.V.Z代ljndovsky,G.J.A. Sevink,J.G.E.M.Fraae.M.Simulati0n0f3DMeosaclestmctureF0rmati0ninConcentratedAque0usS0lution0ftheTirblc—okPo1ymersuf_actants(Ethylene0xi'lr113(Pr0pylene0xide)30(EthyleneOxide)13and(Pmpylene0xide)19(EIhyleneOxi—de)33(Pr0pylene0xide)19.Ap—pljcafi0nofDyna瑚jcMean—Fje1dDensityFunctjona1rheory.Macm—m0lecules.1999,32:646～656.6Lam.Y.M..Goldbeck—Wood.C.Mes0sca1esimulati0n0fblock copolymersinaque0ussoluti0n:pammete—irasti0n,micellegmwthki—neticsandtheeflfect0ftemperature-dIIdc0ncentrationm0rphology. Polymer,20H03,44:3593～3665.7zhang,M.,Choi,P.,sundararaj,U.Moleculard—ynamicsandthermal analysisstudy0fan0ma1ousthermod—ynamicsbehavior0fpoly(ether imide)(p0lycarb0nateblend—s.P0lymer,2003,44:1979一l986.8Honeycutt,J.D.Agenefalsimu1ationmethodf0rc0一mputingconf0rmatio—nalpr0penies0fsingl.p0lymerchain—s.C0mput.Theor.Polym.Sci,1998,8:l～8.9Wes0ctt,J.T.,Qi,Y.,Subramanian,L,Capehart,T.w.Mes0scalesimulat—i【lIl0fm0rpholog)rhydratedpe棚uor0sunicacidmembmnes.J.Chem.Phvs,20H06,124,1347O2.10李一鸣.多糖高分子与表面活性剂之间的相互作用.山东大学博士论文,2oo7:41.1lStaceyA.Maskarinec,JnrgenHannig,RaphaelC.Lee,KaY eeC.Lee.Djf℃cfObser旧￡ion0fPoloxamer1887Inseionin￡oLipjdMonolayers.BiophysJ.2O02,82(3):1453～l459.SimulatedCalculati0nOftheCriticalMicellC0ncentrati0n0fP0l0xamer188Js(mrc叩dc己engDD69JS,M帆,￡¨,Q∞y咖eeCe把rQ厂删一rmonEr曰eQ厂CedcDD』Anewmethodwasestab"shedinthispapert0caIculatethecriticalmiceIIc0ncentrati0n(CM C)0fsuIctants.P0loxamerl88waschosenastheresearchobject.CMCwascalculated,andthenanalyzedf0rp hasebehavi0rsand0r—derparameters.Thenewmethodcreatesagmundfl0rstudyjngthes01ubilizationofsuIfactan ts.Keyw0rds:Mes0Dyn,criticalmiceUc0ncentratn(CMC),P0loxamerl88(责任编辑:王踽,责任译审:邹春申)J29[.d&eedc矗nofogy0如mo凡0厂onedcne觎d肘er0dcn]。

表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的胶体聚集与凝胶形成

表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的胶体聚集与凝胶形成简介：表面活性剂是一类具有较强分子表面活性和溶液性质的化学物质。

在物理化学教育中，表面活性剂的胶体聚集和凝胶形成是重要的内容。

本教案将介绍表面活性剂的胶体聚集和凝胶形成的基本原理和相关实验。

一、胶体聚集1. 胶体概念及特性胶体是由微小颗粒（称为胶体颗粒）悬浮于连续介质中形成的非晶态物质。

其特点是胶体颗粒具有较小的粒径（一般在1纳米至1微米之间），能够通过光学显微镜观察到布朗运动。

2. 表面活性剂的作用机制在溶液中，表面活性剂的分子结构中常含有一个亲水基团和一个疏水基团。

亲水基团倾向与水分子相互作用，疏水基团则倾向于与疏水物质相互作用。

这种结构特点使得表面活性剂能够在溶液中形成微小胶体颗粒，并使其稳定存在。

3. 表面活性剂的聚集行为在适当的条件下，表面活性剂分子会发生聚集行为，生成胶体颗粒。

其中最常见的机制是疏水基团之间的疏水相互作用和亲水基团之间的亲水相互作用。

4. 胶体聚集的影响因素胶体聚集的过程受到多种因素的影响，包括表面活性剂浓度、温度、pH值等。

合理调控这些因素可以控制胶体聚集的速度和稳定性。

二、凝胶形成1. 凝胶的概念及特性凝胶是由胶体颗粒通过形成网状结构而形成的类似固体的物质。

它的特点是形成一个连续的空间结构，具有一定的强度和弹性。

2. 凝胶形成原理凝胶的形成通常是由于胶体颗粒之间的相互作用引起的。

在表面活性剂系统中，凝胶的形成可能是由于胶体颗粒的疏水基团之间的疏水相互作用和胶体颗粒的亲水基团之间的亲水相互作用。

3. 凝胶形成的实验演示可以进行一些实验来演示凝胶的形成过程。

例如，可以使用透明的表面活性剂溶液，加热并搅拌一段时间，观察到液体逐渐变稠并最终形成凝胶。

4. 凝胶的应用凝胶具有许多重要的应用，如生物材料、药物传递系统、化妆品等。

深入了解凝胶的形成机制和调控方法对于这些应用的研究具有重要意义。

结语：通过学习表面活性剂的胶体聚集和凝胶形成，我们可以更好地理解表面活性剂的物理化学性质和应用。

表面活性剂在溶液中聚集形态的动力学模拟

ｌｍｅｌｒｐａｅ．ａｌｈｓａ
Ｋｗｏｄｗｏｅｕａｙａｃｉｕａｉｎ，ｓｒｃａｔｇｒｇｔｎｍｏｐｏｏｙｒｓｌｌｒｄｎｍｉｓｓｍｌｔｃｏｕｆｔｎ，ａｅａｉｒｈｌｇａ＆ｏ
表面活性剂在溶液中所形成的胶束有着特殊的
性剂溶液中的自组装情况．结果发现：这种分子动力学模拟方法能够直观地得到表面活性剂的聚集形态；随着表面活性剂的浓度增加，聚集形态依次从球状胶束、棒状或虫状胶柬，角状相，六向层状相变化关键词动力学模拟，表面活性剂，聚集形态
ＤｙａｌｉｕａｉｎｏｇｅａｉｎＭｏｐｏｏｙｉｕｆｃａｔＳｌｔｎｎｎｆＳｍｌｔｆＡｇｒｇｔｒｈｌｇＳｒａｔｎｏｕｉｃｏｏｎｏ
维普资讯
２ｏ第椰卷Ｄｅ年第２．２１２５期４．４
化学学报
ＡＣＴＡＨ１ＣＳＮＩＡＣＭＩＡ１Ｃ
Ⅷ
６０．２Ｑ０２
Ｎ２．２ｏ４１一
表面活性剂在溶液中聚集形态的动力学模拟
最终形成层状结构．面活性剂的这些聚集状态喊表
计算机模拟程序．它是根据Ｈｏｅｂｕｇ和ｏｇｒｒｇｅ
Ｋｍａ提出的一种针对柔性（）模型流体ｎｓ球动力学的模拟，通过引入粒子问的谐振动势，并来模
缔合结构，有与液体相似的内核．常，表面活具通当性剂的浓度增加到大于１０倍的临界胶束浓度

表面活性剂泊洛沙姆188临界胶束浓度的模拟计算

全原子结构决定；个珠子表示一个统计单元，表每代
３ｎ３ｎ的模拟格子，珠子之间的键为ｄ１ｎ２ｍ× ２ｍ＝．ｍ，２
扩散系数为ｌｍ０ｃ
。体系的噪音系数ｎ＝５０９７．１，
模拟步幅△下５ｎ，＝０ｓ模拟温度Ｔ２８总的模拟时间＝９Ｋ，
世界科学技术一中医药现代化 ★专题讨论
摘要：建立了一种介观模拟计算表面活性剂临界胶柬浓度（Ｍ）ｃｃ的方法。以非离子表面活性剂
泊洛沙姆ｌ８为研究对象，算了其在２８下的临界胶束浓度（ＭＣ）分析了泊洛沙姆ｌ８在水中８计９Ｋｃ，８相行为和有序参数的变化，为表面活性剂增溶作用的研究提供了基础。
究平台
研究对象：洛沙姆１８Ｅ０Ｅ）结构式泊８（０嚣０，
为ＨＣＨ０）（０）（：总分子量约为Ｏ（：４７ＣＨ６２ＣＨ０）Ｈ，ｑ８
９Ｏ【。００４。
２壅．
法、表面张力法等『２＿。介观模拟方法是近年来应用较
为１ｓ共计２００ｔｐ）ｍ（０ｏｓｓ。ｅ
２模拟相图的变化及分析．
多个真实单体的组合。在Ｇｕｓｎ中，ａｓａ链ｉ所有的珠子具有相同的体积，原始体系的粗粒化程度影响着链
的拓扑结构。因此，ａｓｉＧｕｓｎ链的选择是介观动力学ａ模拟中一个非常重要的方面。泊洛沙姆真实分子链长和Ｇｕｓｎ链之间遵循如下的换算关系ｆａｓｉａ５１：

表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的界面现象与胶体性质

表面活性剂物理化学教案中的表面活性剂的界面现象与胶体性质表面活性剂是一类重要的化学物质，广泛应用于各个领域，如洗涤剂、乳化剂、泡沫剂等。

在表面活性剂物理化学教案中，理解表面活性剂的界面现象与胶体性质是必不可少的。

本文将从分子结构、界面张力、胶体稳定性等角度，探讨表面活性剂的相关知识。

一、表面活性剂的分子结构表面活性剂分子通常分为两部分，一个亲水性较强的头基（水溶性基团，如羧酸基、羟基等），一个亲油性较强的尾基（疏水性基团，如烷基链）。

这种结构使得表面活性剂在界面上能够形成疏水区域和亲水区域，从而表现出许多特殊的性质。

二、表面活性剂的界面现象1. 表面张力表面活性剂的存在降低了液体表面的张力。

在纯净溶液中，表面活性剂分子聚集在液体表面，构成单分子层。

表面活性剂的尾基朝向液体内部，而头基则与溶液产生相互作用。

这种排列方式，使得表面张力下降，溶液的界面能变得更加松弛。

2. 乳化与分散表面活性剂能够使亲水性和亲油性物质互相溶解。

当加入适量的表面活性剂后，液体中的油滴会被包覆在表面活性剂的单分子层中，从而形成乳状液体。

这种乳状液体能够有效地分散油滴，使其长时间保持分散状态。

三、表面活性剂的胶体性质胶体是一种介于溶液和悬浊液之间的物质。

表面活性剂在一定条件下能够形成胶体系统。

1. 胶体溶液的稳定性通过加入适量的表面活性剂，可以使胶体溶液中的分散相保持稳定，避免出现沉淀现象。

这是因为表面活性剂的存在能够减小分散相之间的相互作用力，形成稳定的胶体。

2. 胶体的类型根据表面活性剂的尺寸和分子结构，胶体可以分为胶体颗粒、光学胶体和胶体固体等。

其中，胶体颗粒是由表面活性剂分子或粒子聚集形成的微小颗粒，它们能够在溶液中悬浮并形成胶体系统。

四、实验案例与教学方法在表面活性剂物理化学教案中，可以引入一些实验案例和教学方法帮助学生更好地理解和掌握相关知识。

1. 实验案例：利用表面张力测定仪测量不同表面活性剂的表面张力，探究表面活性剂浓度、温度等因素对表面张力的影响。

表面活性剂和界面现象

表面活性剂和界面现象
表面活性剂是一类具有降低液体表面张力和增加界面活性
的化学物质。

它们通常由两个部分组成：亲水性（亲水）
头部和疏水性（疏水）尾部。

亲水头部可以与水分子相互
作用，而疏水尾部则不溶于水，喜欢与油、脂等非极性物
质相互作用。

当表面活性剂溶解在水中时，它们会在水表面形成一个薄膜，这被称为胶束。

胶束由许多表面活性剂分子聚集在一
起形成，其中亲水头部朝向水相，疏水尾部朝向胶束内部。

这种排列方式可以降低液体表面张力，使液体表面变得更
加平滑。

界面现象是指两个不同相之间的交界面上发生的现象。

在
液体-气体界面或液体-液体界面上，表面活性剂能够降低
界面张力，使液体更容易湿润和扩展。

在液体-固体界面上，表面活性剂可以改变液体与固体之间的相互作用力，从而
影响液体在固体表面的吸附和润湿性能。

表面活性剂在许多应用中起着重要的作用。

例如，在洗涤
剂中，表面活性剂能够降低水的表面张力，使其更容易渗
透到衣物纤维中，从而提高清洁效果。

在乳化剂中，表面
活性剂能够将油和水两种不相溶的液体混合在一起形成乳
状液。

在药物输送系统中，表面活性剂可以帮助药物分子
在体内更好地溶解和吸收。

总之，表面活性剂是一类能够降低液体表面张力和增加界
面活性的化学物质，它们在液体-气体、液体-液体和液体-固体界面上发挥作用，具有广泛的应用价值。

表面活性剂自组装行为的布朗动力学模拟和拉伸粘度变化

胶束表面活性剂溶液的微观结构和拉伸粘度的布朗动力学模拟WEIJin-Jia，KAWAGUCHI Yasuo，YuBo，LIFeng-Chen摘要:在稳定的单轴拉伸流下，对稀表面活性剂溶液进行了布朗动力学模拟。

使用新的势作用用于表述表面活性剂胶束之间的相互作用，以确定表面活性剂溶液中的胶束网络结构，并成功地模拟了胶束网络。

低拉伸率形成并且高拉伸率结构破坏。

计算出的拉伸粘度显示出拉伸稀化特性。

揭示了拉伸粘度与表面活性剂溶液微观结构之间的关系。

表面活性剂减阻是一种众所周知的流动现象，通过向流动液中添加少量表面活性剂，可以大幅度降低相同流速下的湍流摩擦阻力。

近年来，表面活性剂被广泛接受。

区域供热和制冷（DHC）系统中最实用的减阻添加剂，用于降低泵送功率，因为它们与聚合物相比相当稳定并且没有机械降解。

表面活性剂的减阻性能与其高拉伸粘度密切相关。

但是，到目前为止，即使使用最好的Rheometrics RFX仪器，也没有定量测量稀释的表面活性剂溶液的拉伸粘度的好方法。

一般认为，在表面活性剂溶液中存在一些杆状或线状的冰晶状网状结构，可大大提高表面活性剂溶液的拉伸粘度，从而降低阻力。

Cryo-TEM （透射电子显微镜）的最新发展使得在样品制备过程中无需改变结构即可获得胶束结构的直接图像。

在各种表面活性剂/盐体系中发现了棒状或线状胶束网络结构。

图1显示了在CTAC / NaSal表面活性剂溶液中的胶束网络的Cryo-TEM图像。

棒状胶束的直径通常为约5nm。

在大于持久性长度的长度尺度上，可以将胶束视为一种柔性结构，而在较小的长度上，胶束似乎是刚性的。

因此，胶束网络结构可以看作是两端刚性棒状胶束的连接。

由于所有这些具有纳米级尺寸的胶束都嵌入溶剂中，因此它们的动力学是郎之万而不是牛顿。

溶剂和胶束弛豫之间完全的时间刻度分离证实了一个胶束的运动可以用布朗动力学描述。

应使用合适的簇间电势使棒的末端结合形成胶束网络结构。

我们正在开发描述表面活性剂溶液微观结构并将微观结构与流变行为和减阻效果联系起来的新模型。

表面活性剂原理及应用课程设计-表面活性剂的作用、性能和聚集体结构

表面活性剂的作用、性能和聚集体结构学院、专业化学化工学院化学工程与工艺课程名称表面活性剂原理及应用学生姓名学号2010年 11月 24日摘要1重点介绍了影响表面活性剂降低油水界面张力的因素,包括水相、油相、表面活性剂及使用条件。

动态界面张力曲线类型与表面活性剂吸附特性的关系界面张力是表面活性剂在油水界面吸附的表现,吸附状态的改变直接导致界面张力的变化。

分别介绍了液固界面的吸附和溶液界面的吸附，在溶液界面的吸附中阐述了吸附层的结构和温度对吸附量的影响。

2测定了表面活性剂的动表面张力在叶面上的吸附速度和接触角,据此分析了它们在叶面上的润湿作用。

结果表明,表面活性剂分子碳氢链越短,在界面上的吸附速度越快,接触角越大,在植物叶面上的润湿性能越好。

其中,SFE在界面上的吸附速度最慢,在植物叶面的润湿作用最差;OP-10吸附速度最快,润湿性能最好。

利用测定动表面张力及其变化的方法,基本上可以反映表面活性剂水溶液对植物叶面的润湿性能的变化。

同时也介绍了起泡作用、增溶作用、乳化作用和洗涤作用以及其原理和在领域上的应用。

3表面活性剂溶液性质和各种聚集体结构,其中包括胶束、囊泡等。

介绍了胶束的分类、胶束的形成条件——当表面活性剂在水溶液中的浓度超过cmc时,表面活性剂分子将在溶液内部发生聚集,形成疏水基团朝内,亲水基团朝向水相,即O/W型聚集体。

这时界面能降到最低,这种聚集体称为胶束。

介绍了囊泡的结构、形状与大小，囊泡的形成以及囊泡的应用。

介绍了三种液晶及其组成和性质。

介绍了临界胶束浓度、胶束聚集数以及胶束聚集数的影响因素。

（关键词：表面活性剂；界面张力；润湿作用；接触角；胶束；囊泡；起泡；增溶；乳化；洗涤；液晶；临界胶束浓度）表面活性剂是指在很低的浓度下就能大大降低溶剂(一般为水)表面张力，改变体系的表面状态，从而具有一系列性质和作用。

表面活性剂分子的结构是由两种不同极性的基团组成，一为亲水基团，另一为亲油基团，又称为憎水基团或疏水基团。

聚合物与表面活性剂作用模型

磺酸钠口ＤＳＢ）存在下，其浊点升高２０。０这一Ｃ性质对拓宽非离子聚合物的引用范围具有实际意义，在相关产品配方中具有重要应用［１［２７
３表面活性剂／聚合物相互作用机理
表面活性剂／聚合物发生相互作用而形成复合物，开始形成复合物时的表面
活性剂浓度，称为临界聚集浓度（ｔａａｇｇｉｃｃｔｔｎｃ）ｃｃｃｉｌｅａｏｏｅｒｉ，，小于ｉｒｃｇｔｎｎａｏａａｒｎｃ
过程的常数，Ｚ时结合过程为反协同的，ｚ１＜Ｉ＝为非协同的，ｚ１＞为协同的。非离子型聚合物／表面活性剂体系，聚合物与表面活性剂的缔合作用常常表现出协同作用。典型的体系有ＰＯＰＯＰＯＳＳＰＰＳＳＥ－Ｐ－Ｅ／Ｄ，／Ｄ，其典型的结合等Ｖ
பைடு நூலகம்
疏水修饰聚合物溶解于水后发生链内和链间缔合。在水中发生缔合时形成疏
水微区（ｉｏｏａｓ疏水微区有一个疏水内（ｃｄｍｉ）ｍｒｍｏ核，由聚合物的疏水基团构成，
外层由聚合物的亲水链段包裹，以达到稳定。疏水微区的存在使聚合物与表面
活性剂的作用方式明显不同于一般疏水修饰聚合物。ｉｓ３研究ＳＳＮ（Ｂｇ等［ｇ１］Ｄ／－４－
（加入表面活性剂后，２）表面活性剂分子的疏水部分吸附于聚合物的疏水微区
中，与聚合物的疏水侧链一起形成混合胶团或聚集体。表面活性剂的疏水基插入聚集体的疏水内核，亲水基代替聚合物的亲水链段使之与水隔离。此时，聚合物的亲水链段释放出来后，构象较为伸展，疏水链段在混合胶团中缔合较强，溶液粘度上升，为第一阶段。（）３表面活性剂浓度增加，表面活性剂完全取代聚合物的亲水链段。新加入的表

表面活性剂在溶液中聚集形态的动力学模拟

表面活性剂在溶液中聚集形态的动力学模拟
苑世领;蔡政亭;徐桂英
【期刊名称】《化学学报》
【年(卷),期】2002(060)002
【摘要】用耗散颗粒动力学模拟方法(DPD)展示了表面活性剂分子在溶液中的聚集形态,用扩散程度表征了表面活性剂溶液中的自组装情况.结果发现:这种分子动力学模拟方法能够直观地得到表面活性剂的聚集形态;随着表面活性剂的浓度增加,聚集形态依次从球状胶束、棒状或虫状胶束,六角状相,向层状相变化.
【总页数】5页(P241-245)
【作者】苑世领;蔡政亭;徐桂英
【作者单位】山东大学理论化学研究所,济南,250100;山东大学胶体与界面化学教育部重点实验室,济南,25100;山东大学理论化学研究所,济南,250100;山东大学胶体与界面化学教育部重点实验室,济南,25100
【正文语种】中文
【中图分类】O6
【相关文献】
1.CMC型高分子表面活性剂在稀溶液中分子聚集形态 [J], 曹亚;李惠林
2.可用于乳化炸药的Gemini表面活性剂水溶液聚集形态模拟研究 [J], 杜栓丽;王晶禹;何爽;朱佳平;任君;胡志勇;曹端林
3.不同浓度表面活性剂聚集形态的分子动力学模拟 [J], 丁伟;史鹏;于涛;刘宏彬;曲广淼;栾和鑫
4.两性杂双子表面活性剂在水溶液中的自组装行为:耗散粒子动力学模拟 [J], 徐毅;毛新建;郭思宇;冯剑
5.表面活性剂AOT在聚乙二醇200和水混合溶液中聚集行为的研究 [J], 李莎; 鲍红翠; 张骞; 刘敏; 刘杰
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表面活性剂与界面现象

表面活性剂与界面现象表面活性剂是一类可以降低液体表面张力的化学物质，能够在水和油的界面上形成一层稳定的薄膜。

它们在工业和生活中有广泛的应用，可以用于清洁剂、乳化剂、抗静电剂等不同的领域。

表面活性剂的研究和应用是一个重要的科学领域，涉及到界面现象的许多基本原理。

一、表面活性剂的定义和作用表面活性剂又称为界面活性剂或表面活性物质，是一类具有两性结构的化合物。

在水溶液中，它们的分子具有一个亲水性的水溶基团和一个疏水性的疏水基团。

表面活性剂的存在会改变液体的性质，使液体表面张力下降，并在液体的界面上形成一个稳定的界面膜。

表面活性剂在许多方面发挥着重要的作用。

首先，它们可以作为乳化剂，使两种不相溶的液体相互混合，并形成一个均匀的乳液。

其次，表面活性剂还可以用作湿润剂，降低液体在固体表面的表面张力，使其更容易与固体接触。

此外，表面活性剂还可以作为分散剂，在液体中分散固体颗粒，以防止其重新聚集。

二、表面活性剂与液体表面张力液体表面张力指的是液体表面上的分子相互之间的作用力。

在没有表面活性剂的情况下，液体的分子会表现出一种特殊的内聚力，导致液体表面形成一个紧张的薄膜。

而表面活性剂的存在会干扰分子之间的相互作用，降低液体表面的张力，使其表面更容易被破坏。

表面活性剂降低液体表面张力的机制是通过将其亲水基团朝向水相，疏水基团朝向气相。

这样，表面活性剂的分子在液体表面上会形成一个排列有序的结构，形成一个界面膜。

这个膜能够阻碍外界对液体表面的影响，从而保持液体表面的相对稳定。

三、表面活性剂与乳化现象乳化是指两种不相溶液体的均匀混合过程。

表面活性剂在乳化过程中起到了关键的作用。

当两种不相溶液体混合时，表面活性剂的疏水基团会与疏水液体中的分子相互作用，形成微小的胶束结构。

这些胶束能够包围住疏水液体的微小颗粒，在水相中形成稳定的乳液。

表面活性剂在乳化中的作用可以用胶束模型来解释。

根据这个模型，表面活性剂的分子在水溶液中会自组装形成胶束结构。

扩张流变法研究表面活性剂在界面上的聚集行为

扩张流变法研究表面活性剂在界面上的聚集行为曹绪龙1　崔晓红1　李秀兰1　曾胜文1　朱艳艳2　徐桂英23(1中国石化胜利油田分公司地质科学研究院　山东东营　257015;2山东大学胶体与界面化学教育部重点实验室　济南　250100)摘　要　近年发展起来的界面流变测定技术在研究界面性质方面具有许多独特之处。

本文结合我们的工作,总结了近年来有关该技术在表面活性剂界面聚集行为研究中的应用,讨论了扩张频率、表面活性剂浓度及疏水链长、无机盐和温度对表面扩张流变行为的影响,同时探讨了小分子表面活性剂与高分子表面活性剂表面扩张流变行为的区别以及小分子表面活性剂在气Π液界面与液Π液表面的扩张流变性的差异。

大量研究表明,借助于界面流变性的测定不仅可以研究发生在界面上和界面附近的微观弛豫过程,而且可以探讨界面上超分子聚集体的形成,进而为乳状液和泡沫等分散体系的稳定性提供依据。

关键词　表面活性剂　聚集作用　界面　扩张流变Study on the Aggregation B ehavior of Surfactant at I nterfaceby the Dilatational Rheological MethodsCao Xulong1,Cui X iaohong1,Li X iulan1,Z eng Shengwen1,Zhu Y anyan2,Xu G uiying23(1G eological Research Institute of Shengli Oilfield C o.Ltd,SI NOPEC,D ongying257015;2K ey Laboratory of C olloid and Inter face Chemistry(Shandong University),M inistry of Education,Jinan250100)Abstract　The applications of dilatational rheological method in studying the aggregation behavior of sur factant at inter face are systematically summarized based on our w orks.The effects of oscillating frequency,concentration and hydrophobic chain of sur factant,electrolyte and tem perature on sur face dilatational rheology are discussed.Meanwhile the difference in sur face dilatational rheology between low m olecular sur factant and macrom olecular sur factant has been studied.In addition,the difference of low m olecular sur factant on airΠwater and liquidΠliquid inter face is investigated.Many studies indicate that these studies not only can provide the microscopic relaxation of the inter facial film,but they als o are used to probe the in formation of super m olecular aggregate at inter face,which is im portant to real emulsion and foam formation and stability.K eyw ords　Sur factant,Aggregation,Inter face,Dilational rheology表面活性剂在界面上的聚集行为会显著影响泡沫和乳状液等分散体系的性质。

寡聚表面活性剂的合成及其聚集行为的研究

寡聚表面活性剂的合成及其聚集行为的研究寡聚表面活性剂是一种有利于工业应用的物质，它们具有卓越的活性和性能，可以用于许多不同的应用程序，例如分离和清洗、润湿、乳化和乳化剂、印刷工艺、抗结垢剂和起油剂等。

它们的特点是表面张力低，能更有效地渗透到颗粒物质和表面的孔隙，使得物质的分离和清洗更加有效。

寡聚表面活性剂的合成是一个复杂的过程，在合成过程中需要人工调控和控制，以获得所需的性能和活性。

一般来说，通过加入不同的添加剂，例如离子交换器，来调节表面活性剂的活性。

也可以根据需要，采用不同类型的反应系统，以便改变活性剂的结构和性能。

在这个过程中，还需要控制添加剂的浓度，使其能够得到最佳的表现。

寡聚表面活性剂的聚集行为也是非常重要的研究方向，聚集行为是指在受到环境温度、pH值、溶剂浓度和其他外界因素影响时，表面活性剂会怎样变化，以及它们之间的相互作用。

聚集行为的研究是旨在了解和影响表面活性剂的活性和性能的重要领域。

根据聚集行为研究发现，表面活性剂在受到外界因素影响时，会出现不同的形态，如单分子层、双分子层和多分子层等，这些形态的空间结构排列会影响表面活性剂的活性和性能。

另外，表面活性剂的聚集行为也受到污染物和其他因素的影响，因此表面活性剂必须能够抵抗外界环境的影响，以便适应不同的条件，从而保持相容性和稳定性。

此外，表面活性剂的安全性也是重要的话题，必须确保其在应用中是安全合理的，以免对环境造成不良影响。

寡聚表面活性剂是一种有效地修饰特性，能够增加表面活性和性能，因此它们得到了广泛的应用，特别是在分离、清洗、润湿、乳化和抗结垢等领域，发挥着重要的作用。

但是，关于寡聚表面活性剂的研究还处于初级阶段，尚缺乏大量的研究数据，亟需深入的研究，从而找到更全面更准确的专门技术和设计。

本文简要介绍了寡聚表面活性剂的合成过程和聚集行为，以便分析其作用和性质，结合详细的研究，为进一步开发和利用寡聚表面活性剂提供重要的依据。

表面活性剂第2章

3. 环法
图2.9 环法表面张力测定原理示意图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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5. 最大汽泡压力法
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优点：该方法与接触角无关，也不需要液体密度数据，测定迅速，
被广泛使用。
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2.2 表面活性剂的表面活性
2.2.1 临界胶束浓度 CMC Critical Micelle Concentration
2.自聚：在溶液内部聚集，形成了多种形式的分子有序组合体如胶团、囊泡、液晶等，表现出来多种功能，其中最基本的是增溶作用，基于增溶作用，衍生出胶团催化、微乳状液、间隔化反应介质、微反应器和药物载体等功能。
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常见的界面有： (1) 气-液界面， (2) 气-固界面， (3) 液-液界面， (4) 液-固界面， (5) 固-固界面。
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2.1 表面张力
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由于表面层分子的受力情况与本体中不同，因此如果要把分子从内部移到界面，或可逆的增加表面积，就必须克服系统内部分子之间的作用力，对系统做功。
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乳化作用：两种不相溶的液体(油和水)中的一种，以非常小的粒子均匀地分散到另外一种液体中形成乳状液的过程。
加溶(增溶)作用：当表面活性剂浓度超过某个浓度后，使得原来微溶的烷烃的溶解度突然增大，例如图2.19，2硝基二苯胺的溶解度存在突变点。
增溶作用与胶束密切相关。
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2.2.2 表面活性的表征
1. 溶剂表面张力的降低

化学表面化学练习题表面吸附和界面现象

化学表面化学练习题表面吸附和界面现象化学表面化学练习题：表面吸附和界面现象表面吸附和界面现象是化学中重要的概念，对于理解材料的特性及其应用具有重要意义。

本文将围绕表面吸附和界面现象展开论述，探讨相关练习题，旨在帮助读者进一步理解和应用相关知识。

1. 吸附现象是指气体、液体或固体在与表面接触的情况下，被物质的表面吸附或附着的现象。

根据吸附力的强弱，可以将吸附分为物理吸附和化学吸附。

2. 物理吸附主要由范德华力引起，其吸附速度快，吸附热较低；化学吸附则需要化学键的形成和断裂，吸附速度较慢，吸附热较高。

3. 表面活性剂是一类能够降低液体表面或液-固界面的表面张力的物质。

常见的表面活性剂包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂。

4. 表面活性剂具有乳化、分散、润湿等特性，被广泛应用于液体洗涤剂、乳化剂、润滑剂等领域。

5. 分散系统中，存在两种无序排列的结构，即胶束结构和微乳液结构。

胶束结构是表面活性剂在溶液中形成的球形结构，其中疏水基团聚集在内，疏水基团聚集在外；微乳液结构是指表面活性剂和一定量的溶剂形成的连续的液滴结构。

6. 界面张力是液体与气体或液体与液体交界面上的单位长度所受的力，常用符号为γ。

根据界面上的液体种类不同，可以将界面张力分为气液界面张力和液液界面张力。

7. 洗涤剂对界面张力有明显影响，能够降低液体表面的张力，使表面张力减小，达到润湿和乳化的效果。

8. 表面活性剂的胶束结构对其性能具有重要影响。

胶束的大小与表面活性剂的浓度有关，随着浓度的增加，胶束的大小逐渐增大，直至形成连续的液滴。

9. 色散系统中的分散相通常是固体微粒，而分散介质可以是气体、液体或固体。

颗粒的大小和分散体系的粘度都会影响分散体系的流变性质。

10. 界面活性剂的添加对分散系统的流变性质有重要影响，可以改变其黏度、流变曲线的形状和流动特性。

总结起来，表面吸附和界面现象是化学中不可忽视的重要现象。