CTAB/HMSA復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，其溶液與陽離子表面活性劑會發生相互作用，本文以十六烷基三甲基溴化銨這種陽離子表面活性劑為研究對象，通過流變學對其相互作用進行了表征。

【關鍵詞】海藻酸鈉；十六烷基三甲基溴化銨；流變學

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

本文通過流變學，探究了在HMSA濃溶液區與CTAB之間的相互作用，對于了解聚電解質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。

1 實驗部分

1.1 實驗藥品與儀器

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

1.2 CTAB/HMSA復合溶液的制備

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間后進行測試。

1.3 流變測試

采用旋轉流變儀進行穩態流變測試， 采用的夾具為直徑50mm的錐板不銹鋼夾具，測試溫度為25℃。穩態流變測試：剪切速率范圍為0.005-1000s-1，動態測試為動態頻率掃描，掃描頻率范圍0.025至200rad/s，應變為5%（保證所有樣品的測試均在線性粘彈區域）。

2 結果與討論

從圖1可見，對于3%HMSA溶液，CTAB/HMSA復合體系的粘度隨著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，帶負電的海藻酸鈉分子鏈與帶正電的CTAB的親水頭部發生靜電作用，膠束吸附分子鏈導致分子鏈收縮，所以復合體系的粘度下降。隨著CTAB含量的增多，溶液中的膠束數量增加，復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Cox-Merz規則，在相應的剪切速率和角頻率下，表觀粘度與復數粘度相等。根據圖3可以看出，對于3%HMSA溶液，其與CTAB的復合溶液，在CTAB含量為10、20、30和40mM時，復合Cox-Merz規則，說明，在此CTAB含量下，溶液中的網絡結構已經完全形成，而且，在其流變行為上可以看出，網絡拓撲結構比分子間的作用力更起作用。

3 結論

聚陰離子的HMSA與陽離子表面活性劑CTAB會在溶液中發生電絡合作用，對于HMSA濃溶液，其分子鏈在溶液（下轉第155頁）（上接第119頁）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，經驗證，CTAB/HMSA復合溶液在本論文研究范圍內復合Cox-Merz規則。

【參考文獻】

[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.

[責任編輯：湯靜]