PAMAM-PPO-PEO非离子表面活性剂的合成表征及性质研究

摘要

树枝状大分子(Dendrimer)是由多官能团的中心核出发，通过分枝单元的逐次构建得到的一类具有明确的三维结构的分子，具有许多与线性高分子不同的独特的物理和化学性质。树枝化过程中形成的“活性末端基团”使得该化合物的分子量可控、支化程度可控，因而使其在末端官能团的设计和修饰上具有多功能性，可以在分子水平对其大小、形状和功能基团进行设计，通过端基官能团的表面修饰与改性，可以获得具有新功能的分子。树枝状表面活性剂与线型表面活性剂相比，不仅具有较好的表面活性，同时这种树枝状的结构也赋予其更加优越的性能，使其在药物输送、油水分离、离子液体等众多领域具有更广阔的应用前景。近年来，对于多分枝状表面活性剂的研究，多集中于其应用领域，而作为表面活性剂的一个重要分支，对其物理化学性质的研究，例如表面活性、临界聚集行为等的相关报道则很少。
　　 本文采用发散法、以丙烯酸甲酯与乙二胺为原料，合成了0.5～3.0代树枝状聚酰胺-胺(PAMAM G-0.5～G-3.0)，并以整代数的树状分子(G-1.O，G-2.0，G-3.0)为起始剂，通过改变起始剂的含量与代数、以及分子中环氧乙烷(EO)与环氧丙烷(PO)的质量比(EO/PO)，合成了一系列树枝状非离子表面活性剂PAMAMx-PPOm-PEOn(其中x、m和n分别代表分子中起始剂的含量、每个分枝中PO的分子个数及EO的分子个数)，对其表面张力、临界胶束浓度(CMC)、溶液微环境极性和水溶液中聚集行为等进行研究，并且讨论了温度及无机盐对其表面性质的影响。
　　 所合成的G-0.5～G-3.0 PAMAM的分子量及结构通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、质谱(MS)等测试手段进行了分析与表征，证明合成的树枝状聚酰胺-胺与理论设计的分子具有相同的结构。核磁共振(1H NMR)结果表明，表面活性剂分子中EO/PO与设计思路一致。起始剂PAMAM代数相同、分子中EO/PO相同的系列表面活性，随着起始剂含量的降低，表面活性剂的表面张力逐渐降低，同时CMC逐渐减小，而浊点逐渐下降。以不同代数的PAMAM为起始剂，分子中起始剂含量相同，EO/PO相同的系列表面活性剂，随着起始剂代数的增大，表面活性剂的表面张力逐渐降低，而其浊点逐渐降低。起始剂含量相同，分子中EO/PO不同的系列表面活性剂，随着分子中EO/PO的增大，表面活性剂的浊点先增大而后又减小。起始剂含量为2.5wt％、分子中EO/PO为1：3的系列表面活性剂，在16.5～30℃的范围内，随着温度的升高，表面活性剂的表面张力逐渐降低，而CMC数值变化不大；质量浓度为1.0wt％的无机盐NaCl、NaBr及Na2SO4溶液，均对该表面活性剂的表面张力影响不明显，不同的盐溶液中与水溶液中表面张力值几乎相同，三种无机盐对表面活性剂的CMC影响不大。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1表面活性剂的结构及类型

1.1.1表面活性剂的结构特征

1.1.2表面活性剂的分类及应用

1.2表面活性剂水溶液性质

1.2.1胶束及临界胶束浓度

1.2.2逆胶束

1.2.3其他聚集体

1.2.4溶度特性

1.3非离子表面活性剂概述

1.3.1非离子表面活性剂特点及分类

1.3.2非离子表面活性剂的溶度特性——浊点(Cloud Point)

1.4树枝状大分子研究及发展概况

1.5树枝状表面活性剂研究现状

1.6本课题研究的内容及意义

第2章实验方法

2.1实验药品及仪器

2.1.1实验药品

2.1.2实验仪器

2.2树枝状大分子的合成

2.3树枝状大分子的表征

2.3.1傅里叶变换红外光谱(FTIR)

2.3.2基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)

2.3.3电喷雾质谱(ESI MS)

2.4 PAMAMx-PPOm-PEOn表面活性剂的合成

2.5 PAMAMx-PPOm-PEDn表面活性剂的表征

2.5.1傅里叶变换红外光谱(FTIR)

2.5.2核磁共振(1H NMR)

2.6表面张力的测定

2.7临界胶束浓度CMC的测定

2.7.1表面张力法

2.7.2稳态荧光法

2.8浊度测试

2.9水溶液中微观聚集形貌的观察

2.9.1动态光散射实验

2.9.2冷冻蚀刻透射电子显微镜实验(FF-TEM)

第3章起始剂及表面活性剂的合成及分析表征

3.1起始剂PAMAM的合成

3.2 PAMAM的表征

3.2.1红外光谱分析

3.2.2质谱分析

3.3 PAMAMx-PPOm-PEOn系列表面活性剂的合成

3.4 PAMAMx-PPOm-PEOn系列表面活性剂的表征及结构分析

3.4.1红外光谱分析

3.4.2核磁共振图谱(1H NMR)表征

3.5 小结

第4章PAMAMx-PPOm-PEOn系列表面活性剂表面性质及聚集行为研究

4.1起始剂含量对PAMAMx-PPOm-PEOn系列表面活性剂性质的影响

4.1.1表面张力测试

4.1.2稳态荧光实验

4.1.3浊度测试

4.1.4表面活性剂水溶液中聚集形貌研究

4.2起始剂代数对表面活性剂性质的影响

4.2.1表面张力测试

4.2.2浊度测试

4.3 EO/PO对表面活性剂性质的影响

4.4温度对表面活性剂性质的影响研究

4.5无机盐对表面活性剂性质的影响

4.5.1表面张力测试

4.5.2稳态荧光测试

4.6本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士期间发表论文

致 谢