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两亲性海藻酸衍生物/多壁碳纳米管分散体系的制备及其乳液稳定性的研究

两亲性海藻酸衍生物/多壁碳纳米管分散体系的制备及其乳液稳定性...

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作者：张卜爻海南大学

学位级别：硕士

乳液是由两种不混溶的液体组成的系统,其中一种液体分散在另一种液体中。由于不混溶的相之间的界面存在高表面能,乳液通常是热力学不稳定的。聚合物通过分子链的缠绕以及化学交联形成三维网络状,具有胶体颗粒的性质;纳米颗粒具有较高的... 详细信息

乳液是由两种不混溶的液体组成的系统,其中一种液体分散在另一种液体中。由于不混溶的相之间的界面存在高表面能,乳液通常是热力学不稳定的。聚合物通过分子链的缠绕以及化学交联形成三维网络状,具有胶体颗粒的性质;纳米颗粒具有较高的表面活性,两者均可用于稳定乳液。海藻酸钠作为一种广泛易得的天然生物大分子,具有良好的生物相容性和生物可降解特性。本文以海藻酸为原料制备了亲核试剂海藻酸四丁基铵(TBA-Alg),通过S2双分子亲核取代反应进一步获得两亲性海藻酸衍生物海藻酸苄酯(Bn-Alg)和聚集诱导发光型两亲性海藻酸衍生物海藻酸四苯乙烯酯(AIE-Alg)。傅立叶红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(H NMR)及紫外光谱谱图表明TBA-Alg、Bn-Alg和AIE-Alg成功合成。由于S2反应使得海藻酸上的羧基与溴化苄或[1-4(-溴甲基苯基)-1,1,2-三苯基]乙烯间形成酯,破坏了原海藻酸的分子内氢键,导致与原海藻酸相比,Bn-Alg和AIE-Alg热稳定性略有降低。分子荧光光谱(FL)结果表明,AIE-Alg分子与原海藻酸相比具有较高的表面活性。动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)结果表明,Bn-Alg和AIE-Alg胶束粒径大小呈现多分布趋势;Na的添加会对聚合物链离子基团(COO-)产生静电屏蔽作用,使ζ-电位下降,静电排斥力减弱。此外,以AIE-Alg作为碳源培养的木醋杆菌,可在激光共聚焦显微镜(CLSM)下观察到。利用合成产物Bn-Alg和AIE-Alg作为分散剂,通过球磨使得碳材料多壁碳纳米管(mwcnt)稳定分散。使用紫外光谱法确定分散体系相对浓度,通过DLS获得分散体系的ζ-电位,并通过静置观察、Turbiscan Lab Expert稳定性分析仪分析Bn-Alg/mwcnt和AIE-Alg/mwcnt体系的分散稳定性。实验结果表明:两亲性海藻酸衍生物的浓度是影响分散体系稳定性的最重要的因素。成功制备四个乳液体系:(0.1～1.6 g/L)Bn-Alg/mwcnt;Bn-Alg/mwcnt(0.1～4.0 mg/ml);(0.1～2.0 g/L)AIE-Alg;AIE-Alg/mwcnt(0.1～1.5 mg/ml)乳液。通过静置观察、Turbiscan Lab Expert稳定性分析仪探究不同因素对乳液稳定性的影响,并使用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)及激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)观察乳液形貌,采用流变仪测量乳液黏度和粘弹性。结果表明:增大两亲性海藻酸衍生物浓度和适量提高mwcnt含量均有助于提升乳液的稳定性,所得乳液均展现出类似于凝胶的粘弹性。

关键词：双分子亲核取代聚集诱导发光分子 mwcnt分散乳液稳定性

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