文档介绍：南京师范大学
硕士学位论文
洗涤用阴离子表面活性剂相行为的介观模拟研究
姓名:游慧
申请学位级别:硕士
专业:化学;物理化学
指导教师:赵波
2009-05-24
中文摘要
摘要
该论文采用 MesoDyn 模拟方法分别研究比较了洗涤领域常用表面活性剂
月桂醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES),十二烷基硫酸盐(SDS),十二烷基苯磺酸
盐(LAS)等在介观尺度上的相行为,获得了一些创新性的结果。这些研究为
理解、解释以及预测实验结果和现象提供了理论依据,对深入研究洗涤用阴离
子表面活性剂的介观行为以及洗涤剂配方提供了良好的理论指导。研究内容包
括以下几部分:
1. 水溶液中表面活性剂月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠性能的介观模拟
采用介观动力学模拟方法 MesoDyn 研究比较了表面活性剂月桂醇聚氧乙烯
醚硫酸钠(AES)和十二烷基硫酸钠(SDS)在水溶液里的聚集行为及相互作用,
从介观层面上研究了分子结构差异所导致聚集行为的一系列差别。同时模拟研究
了 AES/苯体系中各组分对体系形貌的影响。以苯、正辛醇为油污代表,通过对
密度切片图的研究,模拟比较了 AES 对这两种油污去除机理的差异。选择 AES/
苯为研究体系,从介观的层次考察其胶束形成的影响因素。结果表明:由于极性
头的结构差别,AES 和 SDS 在临界胶束浓度和聚集数方面都有差异,同时两种
表面活性剂之间又存在着较强的协同效应。除疏水性作用、氢键作用外,亲水性
作用也在胶束形成中起重要作用。对密度切片图的观察得出,由于所选择油污的
结构差异导致了 AES 对其增溶方式的差异。
2. 月桂醇聚氧乙烯醚与十二烷基硫酸钠聚集行为的介观模拟
采用 MesoDyn 密度泛函方法模拟研究了月桂醇聚氧乙烯醚(C12E10)与十二
烷基硫酸钠体系(SDS)之间的相互作用,模拟了它们的聚集体形成的微观动态
过程以及聚集形貌的演变,研究了剪切作用对相行为的影响。通过二维密度切片
图,探讨了 C12E10/SDS 复配体系中珠子间的聚集方式。在此基础上,以苯、正
辛醇为油污代表,直观地比较了 C12E10/SDS 对这两种油污的去除机理的差异。
结果表明:非离子表面活性剂 C12E10 与阴离子表面活性剂 SDS 之间存在很强的
协同作用,在各自浓度很低时就会有聚集行为发生。剪切作用对体系相行为的影
响在一定程度上解释了真实实验与模拟的差别原因所在。
I
中文摘要
3. 水溶液中直链烷基苯磺酸盐(LAS)的介观模拟及其抗硬水能力的量子化学
计算
将介观模拟和量子化学计算方法相结合,通过模拟的方法从介观角度研究了
十二烷基苯磺酸盐(LAS)和十二烷基磺酸盐(AS)临界聚集浓度的差异,考
察了 LAS 水溶液体系的聚集形貌以及微相分离时发生的复杂行为。选择月桂酸
单甘油酯为油污代表,研究比较了 LAS 和 AS 的去污力的大小。在此基础上,
模拟了有机物正辛醇的加入对 LAS/油污体系的影响。以镁离子为代表,在考虑
溶剂效应的基础上用量化计算的方法比较了 LAS 等一系列洗涤用阴离子表面活
性剂体系抗硬水能力,为理论上寻找抗硬水能力强的表面活性剂提供了指导。结
果表明 LAS 由于苯环分散了磺酸基上的电荷从而使得其 CMC 相对较大;外加
剪切力以及体系浓度都对 LAS 体系的介观形貌产生一定影响;在相同的外界条
件下,AS 的去污力大于 LAS;有机物正辛醇的加入减小了原有体系的临界胶束
浓度,同时也提高了表面活性剂的活性;通过比较结合能大小,我们可以定性地
看出抗镁离子能力:十二烷基硫酸盐>十二烷基苯磺酸盐>十二烷基磺酸盐>十二
烷基羧酸盐。

关键词:介观模拟;剪切力;密度切片图;月桂醇聚氧乙烯醚硫酸盐;十二烷基硫酸盐;十
二烷基苯磺酸盐;十二烷基羧酸盐;协同效应;抗镁离子能力
II
Abstract
Abstract
The phase separation of a series monly used anionic surfactants was studied
by MesoDyn simulation in mesoscopic scale. And these studies are helpful to
understand, explain and forecast experimental results and phenomenon,and offer
academic methods for further study these syste