对聚乙烯基吡咯烷酮和十二烷基苯磺酸钠的相互作用分析

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摘 要：由于工业中对高分子与表面活性剂相互作用的广泛应用，使得聚乙烯基吡咯烷酮和十二烷基苯磺酸钠的相互作用的研究起到了更为重要的实际意义和对工业发展的深远影响。本文主要针对高分子与表面活性剂相互作用的几个重要问题进行了较为深入和详细的探究和分析，并从探究和实验中得出相应结论。

关键词：聚乙烯基吡咯烷酮 十二烷基苯磺酸钠 相互作用 高分子 表面活性剂

一、非离子水溶性高分子与表面活性剂的相互作用

通过研究和试验证实，Cabane指出高分子与表面活性剂相互作用是表面活性剂以类胶束聚集体的形式与高分子链缔合，该结论与Shirahama的“珍珠项链”模型结论在理解上具有一致性。

但是也有相关研究者和专家提出了相反的结论，即高分子与表面活性剂中的聚乙烯基吡咯烷酮和十二烷基硫酸钠体系相互作用是相互驱动的。其解释如下：1. 聚乙烯基吡咯烷酮链上醚氧原子部分质子化会使高分子链带正电荷；2. 聚乙烯基吡咯烷酮和十二烷基硫酸钠的极性基团之间存在静电的相互作用；3.十二烷基硫酸钠离子头基与聚乙烯基吡咯烷酮链的乙氧基团之间存在相互作用。

从以上分析中我们可以明确，在高分子与表面活性剂相互作用的研究中在大范围上提出了表面活性剂以类胶束聚集体形式缔合于高分子链的观点，而在相对较小范围内提出了聚乙烯基吡咯烷酮和十二烷基硫酸钠体系的相互作用的驱动力。从某种程度上说，这两种观点是具有相互补充的意义的。

二、多糖类高分子与表面活性剂的相互作用

由于多糖类高分子主链上含有大量羟基，主链上的氢键作用使得其拥有非常高的链刚性，所以多糖类高分子与表面活性剂的相互作用与传统高分子与表面活性剂的相互作用存在较大的差异，这种差异性主要体现在胶束聚集体的数量和结合数量等方面。除此之外，将含有疏水性侧基的多糖类高分子与表面活性进行复配时，由于混合后的胶束化使得高分子链发生物理性质的交联，所以也会引起溶液流变性质的变化。

三、疏水性高分子与表面活性剂的相互作用

在水溶液中高分子会形成两种缔合，分别是连内缔合和链间缔合，两种缔合方式不同点在于临界接触浓度，如果高分子的浓度低于临界接触浓度则称之为链内缔合，如果高分子的浓度高于临界接触浓度则被称为链间缔合。

疏水性高分子与表面活性剂的相互作用和一般水溶性高分子与表面活性剂之所以存在较大区别主要是因为疏水性高分子在水溶液中发生缔合时会形成疏水微区。该疏水微区的存在可以保证疏水性高分子达到稳定。

Biggs等研究者对N-（4-乙基苯基）丙烯酰胺-丙烯酰胺共聚物与十二烷基硫酸钠的相互作用进行了研究，他们探索出了描述疏水性高分子与表面活性剂相互作用的三阶段模型。

在该模型中，如果不适用表面活性剂，在高分子链内缔合和链间缔合时溶液中会出现若干疏水微区，由此使得高分子的构象相对卷曲，链内缔合的数量比链间缔合的数量多的多；在疏水性高分子与表面活性剂相互作用的第一个阶段中，在高分子疏水微区中加入表面活性分子，由于表面活性剂的疏水集团会进入疏水内核中，使得高分子分子疏水集团数量下降，从而增加链间缔合的数量，减少链内缔合的数量，由此形成更为紧密和更大规模的空间网络结构，增大体系的粘度；在疏水性高分子与表面活性剂相互作用的第三个阶段中，由于添加了更多的表面活性剂，使得聚集体数量的不断增加，由此导致空间网络结构被逐渐破坏，体系粘度也开始降低，而当表面活性剂达到临界胶束浓度时，体系粘度则会降低到最低点。

由此我们可以推断出，在高分子与表面活性剂的相互作用下，缔合在高分子链的表面活性剂分子对以后的表面活性剂分子与高分子链的缔合起到促进作用或者抵制作用。

四、聚乙烯基吡咯烷酮与十二烷基苯磺酸钠的相互作用研究

在Cabane提出的非离子型水溶性高分子与离子型表面活性相互作用的物理模型中，如果将表面活性剂以聚集体的形式与高分子链进行缔合，那么呈卷曲状的高分子链会缠绕在胶束上，且高分子会逐渐伸展，在高分子和表面活性剂的相互作用中，疏水相互作用和静电相互作用是其主要的驱动力。

在Goddard提出的相反电荷聚电解质与表面活性剂体系相互作用的两个阶段的物理模型中，第一个阶段主要是在静电相互作用下带有相反电荷的表面活性离子与高分子链的离子集团进行缔合；第二个阶段主要是在疏水相互作用下高分子与表面活性剂形成类胶束聚集体。

（一）实验研究

1.实验材料的选取：分别选取两种药品聚乙烯基吡咯烷酮和十二烷基苯磺酸钠，两种实验药品的纯度都大于99.9%，因此在试验过程中采用的主要方法是去离子水。

2.试验仪器的选取及主要方法：首先在进行粘度测试时，选取的仪器应该是Ubbelohde粘度计、恒温水槽、秒表，其中粘度计的毛细管直径为0.55毫米，恒温水槽的控制温度的精度应该在-0.1度和0.1度之间，秒表的计时精度设定在0.01秒，而试验过程中的温度则应保持在30度。除此之外，还应采用体积加浓法对聚乙烯基吡咯烷酮和十二烷基硫酸钠的溶液浓度变化情况进行测量。

在溶液浓度变化测试过程中，将浓度一致的聚乙烯基吡咯烷酮a和b分别装进50毫升容量的瓶中，其中a为复配溶剂，b为复配溶液，在b中溶解浓度较高的十二烷基硫酸钠。在温度保持在30度的实验环境中，首先选取10毫升的复配溶剂假如粘度计中，5分钟之后测量溶剂流出的时间；在获取的三个数据中人去两个数据的差别要小于0.2秒，然后去两者之间的平均值；最后连续假如定体积的溶液，在混合均匀之后获取拥有一定浓度的十二烷基硫酸钠和无浓度变化的复配溶液，从而使得十二烷基硫酸钠浓度在连续的测量中系统改变，并测量出其流出的时间。

在溶液表面张力的测量中，采用的主要测量方法是DP-AW型最大气泡压力法。在具体实验中，利用控温精度为±0.1度的恒温水槽，将需要测量的溶液添加到可