CTAB/HMSA復(fù)合溶液流變行為研究

吳淑賢

【摘 要】海藻酸鈉是聚陰離子電解質(zhì)，其溶液與陽(yáng)離子表面活性劑會(huì)發(fā)生相互作用，本文以十六烷基三甲基溴化銨這種陽(yáng)離子表面活性劑為研究對(duì)象，通過(guò)流變學(xué)對(duì)其相互作用進(jìn)行了表征。

【關(guān)鍵詞】海藻酸鈉；十六烷基三甲基溴化銨；流變學(xué)

【Abstract】Alginate（HMSA） is an anionic polymer electrolyte，its solution can interact with cationic surfactants，we have Cetyltrimethylammonium bromide（CTAB） as the research object，through rheology researched the interaction between HMSA and CTAB.

【Key words】Alginate；Cetyltrimethylammonium bromide；Rheology

0 引言

海藻酸鈉是一類聚陰離子電解質(zhì)，主要在褐藻中提取，其分子由β-D-甘露糖醛酸（簡(jiǎn)稱M單元）和α-L-古羅糖醛酸（簡(jiǎn)稱G單元）兩種組分按照雜亂無(wú)序的方式排列[1]。M段的柔性高于G段，本文所用的為高M(jìn)的海藻酸鈉，簡(jiǎn)稱HMSA。十六烷基三甲基溴化銨（簡(jiǎn)稱CTAB）是一種陽(yáng)離子表面活性劑[2]，其是由親水的頭部和疏水的烷基鏈尾部構(gòu)成，其親水的頭部帶正電荷，會(huì)與聚陰離子的海藻酸鈉發(fā)生靜電絡(luò)合，而且這兩者都是生物友好型物質(zhì)[3]，但是對(duì)于海藻酸鈉濃溶液中兩者的相互作用研究鮮有報(bào)道。

本文通過(guò)流變學(xué)，探究了在HMSA濃溶液區(qū)與CTAB之間的相互作用，對(duì)于了解聚電解質(zhì)與表面活性劑之間的相互作用，提高材料的使用性能，有一定的理論指導(dǎo)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)藥品與儀器

海藻酸鈉（HMSA），十六烷基三甲基溴化銨（CTAB），磁力攪拌儀、旋轉(zhuǎn)流變儀等。

1.2 CTAB/HMSA復(fù)合溶液的制備

首先，將原料CTAB置于60℃真空烘箱中干燥，以除去原料中的水分。用容量瓶配成 10mM、20mM與100mM溶液，置于40℃烘箱中使其充分溶解。配制5w%的海藻酸鈉水溶液。

稱取15g的5w%HMSA溶液，在磁力攪拌下，將一定量的 CTAB 儲(chǔ)存溶液用移液管移除并逐滴加入HMSA溶液中，在上述按比例混合好的 HMSA/CTAB 復(fù)合溶液中加入去離子水，控制HMSA的濃度為3%，控制好最終溶液中CTAB的濃度。將溶液在常溫下靜置一段時(shí)間后進(jìn)行測(cè)試。

1.3 流變測(cè)試

采用旋轉(zhuǎn)流變儀進(jìn)行穩(wěn)態(tài)流變測(cè)試， 采用的夾具為直徑50mm的錐板不銹鋼夾具，測(cè)試溫度為25℃。穩(wěn)態(tài)流變測(cè)試：剪切速率范圍為0.005-1000s-1，動(dòng)態(tài)測(cè)試為動(dòng)態(tài)頻率掃描，掃描頻率范圍0.025至200rad/s，應(yīng)變?yōu)?%（保證所有樣品的測(cè)試均在線性粘彈區(qū)域）。

2 結(jié)果與討論

從圖1可見(jiàn)，對(duì)于3%HMSA溶液，CTAB/HMSA復(fù)合體系的粘度隨著CTAB含量的上升而逐漸下降。其原因是，CTAB分子在溶液中形成膠束，帶負(fù)電的海藻酸鈉分子鏈與帶正電的CTAB的親水頭部發(fā)生靜電作用，膠束吸附分子鏈導(dǎo)致分子鏈?zhǔn)湛s，所以復(fù)合體系的粘度下降。隨著CTAB含量的增多，溶液中的膠束數(shù)量增加，復(fù)合溶液慢慢變的不再均一，所以粘度隨CTAB的含量增加而逐漸下降。

如圖2所示，分別做在不同角頻率下，儲(chǔ)存模量G和損耗模量G”隨著CTAB含量的變化曲線，可以看出，在較低的角頻率下，G和G”隨CTAB含量的改變變化不大，而在高角頻率下，G、G”的值變化明顯。而且，隨著角頻率的逐漸增大，G和G”隨CTAB含量的變化逐漸明顯。

根據(jù)Cox-Merz規(guī)則，在相應(yīng)的剪切速率和角頻率下，表觀粘度與復(fù)數(shù)粘度相等。根據(jù)圖3可以看出，對(duì)于3%HMSA溶液，其與CTAB的復(fù)合溶液，在CTAB含量為10、20、30和40mM時(shí)，復(fù)合Cox-Merz規(guī)則，說(shuō)明，在此CTAB含量下，溶液中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已經(jīng)完全形成，而且，在其流變行為上可以看出，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比分子間的作用力更起作用。

3 結(jié)論

聚陰離子的HMSA與陽(yáng)離子表面活性劑CTAB會(huì)在溶液中發(fā)生電絡(luò)合作用，對(duì)于HMSA濃溶液，其分子鏈在溶液（下轉(zhuǎn)第155頁(yè)）（上接第119頁(yè)）中易于纏繞在CTAB形成的膠束上，使溶液的粘度逐漸下降，而且，經(jīng)驗(yàn)證，CTAB/HMSA復(fù)合溶液在本論文研究范圍內(nèi)復(fù)合Cox-Merz規(guī)則。

【參考文獻(xiàn)】

[1]K.Y.Lee，L.Jeong，Y.O.Kang，S.J.Lee and W.H.Park，Adv Drug Deliv Rev，2009，61：1020-1032.

[2]E.Yasun，C.Li，I.Barut，D.Janvier，L.Qiu，C.Cui and W.Tan，Nanoscale，2015，7：10240-10248.

[3]E.I.Gkaniatsou，C.N.Banti，N.Kourkoumelis，S.Skoulika，M.Manoli，A.J.Tasiopoulos and S.K.Hadjikakou，J Inorg Biochem，2015，150：108-119.

[責(zé)任編輯：湯靜]