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1、智能型蠕虫状胶束微观结构及其应用,报 告 内 容,2,一、课题来源（背景知识介绍）,1.1 蠕虫状胶束,姜文清 郝京诚.水相和特殊介质中有序聚集体的结构、性质和应用(I),表面活性剂在水相和离子液体中的有序聚集体J.日用化学工业,2008,38(4):257-266.,3,蠕虫状胶束的形成,进一步增长发生弯曲,最后形成相互缠绕的网状结构,4,蠕虫状胶束的应用,压裂液、三次采油,冷热流体运输,清洁和护肤产品,污水治理,增溶药物,5,1.2 智能型蠕虫状胶束,智能型蠕虫状胶束：宏观性能随着外界环境条件的微小变 化而发生明显改变的胶束体系。,张永民;郭赞如;张继超;冯玉军;王碧清;王九霞;智能型蠕虫
2、状胶束体系J;化学进展;2011年10期,温度响应,pH响应,光响应,氧化还原响应,蠕虫状胶束的缺点：蠕虫状胶束的形成条件要求比较特殊（需要一个刚好合适的条件），所以找到一个合适的体系比较难。,6,二、国内外研究现状,温度响应型蠕虫状胶束体系：,1.表观黏度随温度升高而单调降低。2.表观黏度随温度升高而增大袁 在某一温度达到最大值，然后减小。,构成：乙氧基 （EO） 反离子：羟基萘羧酸、水杨酸,阳离子表面活性剂体系,Manohar:CTAHNC/HNC- 首次报道：升温 ，囊泡蠕虫状胶束,Saha:CTAB/萘酚 随温度升高而粘度变大，蠕虫状胶束,Kaler:EHAC/NaSal 在40前升高
3、温度粘度增加，在升高温度则降低,Raghavan:EHAC/SHNC 表观粘度随温度增长时，微观上胶束长度增长,Salkar, R. A.; Hassan, P. A.; Samant, S. D.;Candau, S. J.; Manohar, C. Chem. Commun. 1996, 1223.S.K. Saha, M.J. Moazzam, A.A. Chakraborty, G. Bit, S.K. DasJ. Phys. Chem. B, 112 (2008), p. 4642.Raghavan, S. R.; Kaler, E. W. Langmuir 2001, 17, 30
4、0-306.,7,阴离子表面活性剂体系,Greenhill Hooper:C18P5E11S 第一次发现热增粘效应。25时，体系透明且黏度极低，随着温度升高体系黏度逐渐增大，70达到最大值，继续加热则黏度下降。,Abe:10%(wt%)FC6-HC4 水溶液从6升高到36时，体系的黏度增大100倍， 并达到最大值。继续升温则黏度下降，60 时下降达100个数量级。且通过调节NaCl或尿素等添加剂的量可以改变体系的温度响应范围。,非离子表面活性剂体系,两性离子表面活性剂体系,均表现出黏度随温度变化为先增大后降低的趋势,Sharma:ChEO30。随着温度升高EO基团的氢键作用减弱，表面活性剂分子
5、疏水作用增强，促使胶束增长，黏度增加；其后继续升高温度，端基的活化能变得更大。自由端基将融入胶束内形成连接点或引发网络结构支化，使得松弛过程更快更容易，黏度下降。,Greenhillhooper M J,Osullivan T P,Wheeler P A. J.Colloid Interface Sci. ,1988,124:77-87Tobita, K.; Sakai, H.; Kondo, Y.; Yoshino, N.; Iwahashi, M.; Momozawa, N.; Abe, M. Langmuir 1997, 13, 5054,8,光响应型蠕虫状胶束体系：,光响应型蠕虫状胶束
6、是指在合适波长的光作用下，构成胶束的某一组分发生光诱导异构化、光裂解、光聚合等。引起分子结构变化， 导致胶束的微观形态改变，致使体系宏观性能发生变化。,特征：蒽、邻氧萘酮、 偶氮苯、苯丙烯酸、 二苯乙烯、 螺喃环的嵌段,Lin:30mM CTAB和50mM AzoNa,Y.Y. Lin, X.H. Cheng, Y. Qiao, C.L. Yu, Z.B. Li, Y. Yan et al.Soft Matter, 6 (2010), p. 902,9,pH响应型蠕虫状胶束体系：,pH响应型蠕虫状胶束指通过与H+或OH-作用引起表面活性剂分子HLB值的变化或通过反离子的结构变化,导致蠕虫状胶束
7、结构的破坏-重构, 实现体系宏观黏弹性的可控改变。,特征：羧基、酚羟基、磷酸氢基或胺基等,表面活性剂自身受pH影响发生变化,Klijin:Hepes, Mes,APS,taurine对Gemini Surfactants的影响,球形胶束蠕虫状胶束囊泡,Klijn, J. E., Stuart, M. C. A., Scarzello, M., Wagenaar, A., and Engberts, J. B. F. N. J. Phys. Chem. B 2006 110 21694,10,反离子受pH影响发生变化,邻苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二酚、烷基或者苯基膦酸、邻氨基苯甲酸等。,Zong
8、lin Chu:UC22AMPM与马来酸(2:1),当体系的pH值从6.20升高到7.29时,体系的粘度从105mPas下降到1mPas ,而且可快速往复循环。 这种由叔胺基引起的pH刺激响应具有方便、快速、 高效、 可逆和低成本的显著特点。,Chu, Z.; Feng, Y. Chem. Commun. 2010, 46, 9028,11,氧化-还原响应型蠕虫状胶束体系：,如果参与胶束组装的某一组分的分子结构中含有二茂铁、S原子、 紫罗碱或烷基化烟酸酰胺等。具有氧化-还原响应的基团，通过电化学等反应改变其氧化还原态，引起分子结构改变，导致胶束微观形态的变化，最终可实现体系宏观黏弹性的可控改变
9、。,Tsuchiya:FTMA/NaSal,电化学法将二茂铁氧化为带正电荷的铁离子,Tsuchiya, K.; Orihara, Y.; Kondo, Y.; Yoshino, N.; Ohkubo, T.; Sakai, H.; Abe, M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 12282.,12,蠕虫状胶束体系在增溶药物中的研究,？,David Attwood:Solubilisation of drugs in worm-like micelles of block copolymersof ethylene oxide and 1,2-butylene oxid
10、e in aqueous solution,E11B8、E13B10、E17B12在低于20时形成胶束。在20-36时，会形成蠕虫状胶束及其对灰黄霉素、螺内酯、卡马西平三种药物的溶解,Zhou, Z., Chaibundit, C., DEmanuele, A., Lennon, K., Attwood, D., and Booth, C. Int. J. Pharm. 2008 354 82,13,蠕虫状胶束增溶药物量的测试方法（HPLC）,1%wt共聚物溶液（磷酸盐缓冲液控制pH=7.4）,加入药物（过饱和）,常温搅拌3天（2037），保证体系稳定、药物充分溶解,0.45m的微孔过滤去除不
11、容物,HPLC（ODS2 C18 5m）,螺内酯285nm卡马西平292nm,14,蠕虫状胶束体系在废水处理的研究,表面活性剂形成的胶束在废水处理中已经有了很多相关的研究。,Cu2+,Zn2+,Cr3+,有机物,过滤膜,H2O,H2O,H2O,H2O,15,三、研究目标与创新点,研究目标： 蠕虫状胶束体系有着很多的优点，目前也有许多体系的存在。但是，要找到一种新的体系并不容易。,1、找到一种新的能形成蠕虫状复配体系及其微观结构。2、研究其对环境改变而产生的变化。3、研究对难溶药物的增溶效果。4、研究对废水（金属离子及有机物）的处理。,体系选择：阴/非离子复配体系 某一反离子诱导阴离子体系,创新
12、点：1、一种新的体系。 2、蠕虫状胶束对药物的增溶。 3、蠕虫状胶束对废水的处理。,16,四、实验计划及表征手段,A,B,不同浓度配比,表面张力仪,荧光光谱仪,CMC,Nagg,I1/I3,粘度计,a,找到一种新的蠕虫状胶束体系,17,环境刺激响应性,蠕虫状胶束体系,不同的温度,不同的pH,测量聚集数、粘度的变化,18,药物增溶及废水处理,19,五、预期结果,找到一种新的蠕虫状胶束复配体系，并得到其微观结构。,体系在拥有良好的受温度（pH）变化的刺激响应性。,对药物增溶及废水处理效果良好,争取发1-2篇高质量文章,20,六、基础及条件,1、对相关资料文献进行了大量的查阅，制定了可行的实验 方案
13、；2、课题组对表面活性剂相关领域已有了多年的深入研究， 积累了较好的研究经验和基础。3、 海南大学材化学院及分析测试中心的仪器设备基本可保 证本课题的各项研究工作顺利开展。,21,七、实验进度安排,2011.9-2012.11,2012.12-2013.2,2013.3-2013.8,2013.9-2013.11,2013.11-2014.3,查阅文献查阅相关文献资料，进行汇总整理。参与他人的实验，为独立实验打下基础。,完成实验方案及规划，药品的准备。并初步尝试找到一种新的体系。,得到新的体系，并得出其物化性质及微观结构。并试验其对pH、温度的刺激响应行为。整理资料，争取发表1篇文章。,对体系
14、做药物增溶及污水处理实验，整理资料，争取发表1篇文章。,撰写毕业论文及补充实验,22,八、部分参考文献,姜文清 郝京诚.水相和特殊介质中有序聚集体的结构、性质和应用(I),表面活性剂在水相和离子液体中的有序聚集体J.日用 化学工业,2008,38(4):257-266.张永民;郭赞如;张继超;冯玉军;王碧清;王九霞;智能型蠕虫状胶束体系J;化学进展;2011年10期.张为灿 梁好君.十六烷基三甲基溴化铵蠕虫状胶束的形成及其性质J.科学通报.2000年11期,1138-1141.卢惠娟 陈冲 郭宏涛.无探针紫外光谱法测定CTAB的第二临界胶束浓度J.化学学报,2006,64(24):2437-2
15、441.Zhou, Z, Chaibundit, C, DEmanuele, A, Lennon, K., Attwood, D, and Booth, C. Int. J. Pharm. 2008 354 82.Tobita, K; Sakai, H; Kondo, Y; Yoshino, N; Iwahashi, M; Momozawa, N; Abe, M. Langmuir 1997, 13, 5054.Y.Y. Lin, X.H. Cheng, Y. Qiao, C.L. Yu, Z.B. Li, Y. Yan et al.Soft Matter, 6 (2010), p. 902.
16、Klijn, J. E., Stuart, M. C. A., Scarzello, M, Wagenaar, A., and Engberts, J. B. F. N. J. Phys. Chem. B 2006 110 21694/Chu, Z; Feng, Y. Chem. Commun. 2010, 46, 9028.Tsuchiya, K; Orihara, Y; Kondo, Y; Yoshino, N; Ohkubo, T; Sakai, H; Abe, M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 12282.Salkar, R. A; Hassan, P.
17、A; Samant, S. D.;Candau, S. J.; Manohar, C. Chem. Commun. 1996, 1223.S.K. Saha, M.J. Moazzam, A.A. Chakraborty, G. Bit, S.K. DasJ. Phys. Chem. B, 112 (2008), p. 4642.Raghavan, S. R; Kaler, E. W. Langmuir 2001, 17, 300-306.Lin, Y; Han, X; Huang, J; Fu, H; Yu, C. J. Colloid Interface Sci. 2009, 330, 4
18、49 455.WON J K, SEUNG M Y. Microstructures and rheological responses of aqueous CTAB solutions in the presence of benzyl additives J. Langmuir,2000,16(15) :6084 - 6093.RAGHAVAN S R, FRITZG.Wormlike micelles formed by synergistic self - assembly in mixtures of anionic and cationic surfactants J. Langmuir,2002,18(10) : 3797 -3803.,
