CTAB/HMSA复合溶液流变行为研究

吴淑贤

【摘 要】海藻酸钠是聚阴离子电解质，其溶液与阳离子表面活性剂会发生相互作用，本文以十六烷基三甲基溴化铵这种阳离子表面活性剂为研究对象，通过流变学对其相互作用进行了表征。

【关键词】海藻酸钠；十六烷基三甲基溴化铵；流变学

【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

海藻酸钠是一类聚阴离子电解质，主要在褐藻中提取，其分子由β-D-甘露糖醛酸（简称M单元）和α-L-古罗糖醛酸（简称G单元）两种组分按照杂乱无序的方式排列[1]。M段的柔性高于G段，本文所用的为高M的海藻酸钠，简称HMSA。十六烷基三甲基溴化铵（简称CTAB）是一种阳离子表面活性剂[2]，其是由亲水的头部和疏水的烷基链尾部构成，其亲水的头部带正电荷，会与聚阴离子的海藻酸钠发生静电络合，而且这两者都是生物友好型物质[3]，但是对于海藻酸钠浓溶液中两者的相互作用研究鲜有报道。

本文通过流变学，探究了在HMSA浓溶液区与CTAB之间的相互作用，对于了解聚电解质与表面活性剂之间的相互作用，提高材料的使用性能，有一定的理论指导。

1 实验部分

1.1 实验药品与仪器

海藻酸钠（HMSA），十六烷基三甲基溴化铵（CTAB），磁力搅拌仪、旋转流变仪等。

1.2 CTAB/HMSA复合溶液的制备

首先，将原料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与100mM溶液，置于40℃烘箱中使其充分溶解。配制5w%的海藻酸钠水溶液。

称取15g的5w%HMSA溶液，在磁力搅拌下，将一定量的 CTAB 储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 复合溶液中加入去离子水，控制HMSA的浓度为3%，控制好最终溶液中CTAB的浓度。将溶液在常温下静置一段时间后进行测试。

1.3 流变测试

采用旋转流变仪进行稳态流变测试， 采用的夹具为直径50mm的锥板不锈钢夹具，测试温度为25℃。稳态流变测试：剪切速率范围为0.005-1000s-1，动态测试为动态频率扫描，扫描频率范围0.025至200rad/s，应变为5%（保证所有样品的测试均在线性粘弹区域）。

2 结果与讨论

从图1可见，对于3%HMSA溶液，CTAB/HMSA复合体系的粘度随着CTAB含量的上升而逐渐下降。其原因是，CTAB分子在溶液中形成胶束，带负电的海藻酸钠分子链与带正电的CTAB的亲水头部发生静电作用，胶束吸附分子链导致分子链收缩，所以复合体系的粘度下降。随着CTAB含量的增多，溶液中的胶束数量增加，复合溶液慢慢变的不再均一，所以粘度随CTAB的含量增加而逐渐下降。

如图2所示，分别做在不同角频率下，储存模量G和损耗模量G”随着CTAB含量的变化曲线，可以看出，在较低的角频率下，G和G”随CTAB含量的改变变化不大，而在高角频率下，G、G”的值变化明显。而且，随着角频率的逐渐增大，G和G”随CTAB含量的变化逐渐明显。

根据Cox-Merz规则，在相应的剪切速率和角频率下，表观粘度与复数粘度相等。根据图3可以看出，对于3%HMSA溶液，其与CTAB的复合溶液，在CTAB含量为10、20、30和40mM时，复合Cox-Merz规则，说明，在此CTAB含量下，溶液中的网络结构已经完全形成，而且，在其流变行为上可以看出，网络拓扑结构比分子间的作用力更起作用。

3 结论

聚阴离子的HMSA与阳离子表面活性剂CTAB会在溶液中发生电络合作用，对于HMSA浓溶液，其分子链在溶液（下转第155页）（上接第119页）中易于缠绕在CTAB形成的胶束上，使溶液的粘度逐渐下降，而且，经验证，CTAB/HMSA复合溶液在本论文研究范围内复合Cox-Merz规则。

【参考文献】

[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.

[责任编辑：汤静]