表面活性剂是两亲分子,包含亲水和疏水部分。表面活性剂在空气-水界面上定位,当它们溶解在水中时,亲水部分在水中,疏水部分在空气中。
当表面活性剂浓度高于临界胶束浓度(CMC)时,表面活性剂分子会有规律地排列在液体表面或通过自组装行为形成胶束。
表面活性剂浓度和环境温度的变化会导致胶束的相行为发生变化,从而形成不同的形貌和尺寸。
表面活性剂分子种类繁多,可分为非离子型表面活性剂(如CmEn系列)、离子型表面活性剂(如SDS)和共聚物型表面活性剂。
某种表面活性剂的相行为是由其特定的类型或化学组成决定的。表面活性剂广泛应用于生物、化学和制药等领域。
在这项研究中,通过动态光散射技术,研究了离子表面活性剂胶束SDS和非离子表面活性剂胶束Tween 20的粒径和温度对其相行为的影响。
图片来源:Bettersize Instruments Ltd。
理论和仪器
DLS测量由粒子布朗运动引起的样品强度波动。欧洲杯猜球平台利用Stokes-Einstein方程,得到扩散系数D,并与粒径,即流体动力直径D有关H.
kB为玻尔兹曼常数,T为温度,η为分散剂粘度。
本文使用Bettersize Instruments公司的BeNano 90 Zeta,在功率为10 mW、波长为633 nm的He-Ne激光器上对表面活性剂样品进行了表征。
在BeNano 90 Zeta中,还利用单模光纤进行信号传输,以最大限度地提高信噪比;利用高速相关器,可以有效地计算出小粒子的快衰减相关函数。欧洲杯猜球平台
实验
如表1所示,制备了两种不同浓度的表面活性剂悬浮液。内置温度控制系统BeNano 90ζ将测量温度设定在25℃±0.1℃。
由于表面活性剂散射强度非常弱,分子非常小,灰尘等杂质的存在会对测量结果产生很大影响。
因此,在测量前,用220 nm的过滤器过滤样品。为确保结果的重复性,每个样品至少测量三次。
表1。样本信息。资料来源:Bettersize Instruments Ltd。
样本 |
浓度 |
分散剂 |
渐变20 |
10毫克/毫升 |
水 |
渐变20 |
25毫克/毫升 |
水 |
渐变20 |
50毫克/毫升 |
水 |
SDS |
25毫克/毫升 |
水 |
SDS |
50毫克/毫升 |
水 |
结果与讨论
通过样本的散射信号计算相关函数。
根据上面所示的相关函数,所有的样品都衰变得很快。这是因为小粒子的快速布朗运动。欧洲杯猜球平台
从图1中可以看出,相关函数的信噪比较好,而且随着温度的升高,胶束扩散速度加快,衰变速率也随着温度的升高而增加。
图1所示。10 mg/mL Tween 20在5℃~ 65℃范围内的相关函数。图片来源:Bettersize Instruments Ltd。
图2。25 mg/mL Tween 20在25℃下的相关函数重叠。图片来源:Bettersize Instruments Ltd。
图3。50 mg/mL Tween 20在25℃下的相关函数重叠。图片来源:Bettersize Instruments Ltd。
图4。25 mg/mL SDS自组装胶束的相关函数重叠。图片来源:Bettersize Instruments Ltd。
图5。50 mg/mL SDS自组装胶束的相关函数重叠。图片来源:Bettersize Instruments Ltd。
图6。10 mg/mL Tween 20在5 ~ 65℃温度下的粒径分布。图片来源:Bettersize Instruments Ltd。
图7。25 mg/mL SDS胶束在25℃下的粒径分布。图片来源:Bettersize Instruments Ltd。
图8。50 mg/mL SDS胶束在25℃下的粒径分布。图片来源:Bettersize Instruments Ltd。
BeNano 90 Zeta强大的计算能力允许在小粒子的相关函数上有足够的点。欧洲杯猜球平台图2和图3分别显示了通过多次测量收集到的25 mg/mL和50 mg/mL Tween 20胶束的相关函数。
结果表明,即使在散射强度很弱的众多纳米粒子中,测量的重复性也很好,表明BeNano 90 Zeta具有很高的稳定性和灵敏度。欧洲杯猜球平台
Tween 20表面活性剂在不同条件下形成的胶束Z-ave值相对稳定,在10 mg/mL ~ 50 mg/mL浓度范围内,在25℃下波动在7.3 ~ 7.6 nm之间,如表2所示。
表2。胶束样品的z -平均尺寸。资料来源:Bettersize Instruments Ltd。
样品浓度 |
温度(°C) |
Z-ave (nm) |
10毫克/毫升渐变 |
5 |
7.12±0.41 |
10毫克/毫升渐变 |
10 |
8.11±0.17 |
10毫克/毫升渐变 |
15 |
8.14±0.12 |
10毫克/毫升渐变 |
20. |
7.86±0.01 |
10毫克/毫升渐变 |
25 |
7.56±0.07 |
10毫克/毫升渐变 |
35 |
7.16±0.25 |
10毫克/毫升渐变 |
45 |
6.96±0.08 |
10毫克/毫升渐变 |
55 |
6.88±0.15 |
10毫克/毫升渐变 |
65 |
7.24±0.06 |
25毫克/毫升渐变 |
25 |
7.41±0.10 |
50毫克/毫升渐变 |
25 |
7.30±0.14 |
25毫克/毫升SDS |
25 |
53.03±7.23 |
50毫克/毫升SDS |
25 |
2.21±0.1 |
当浓度为10 mg/mL,温度为25℃~ 65℃时,Tween 20样品的Z-ave在6.8 nm ~ 8.1 nm之间。颗粒的大小很大程度上取决于它的浓度SDS表面活性剂胶束.
当浓度为25 mg/mL时,除了形成多个纳米大小的胶束外,还会形成数百纳米的大团聚体。当浓度增加到50 mg/mL时,大胶束聚集物数量显著减少。
致谢
由Bettersize In欧洲杯足球竞彩struments Ltd.的郭志斌、张雪、宁辉原创。
这些信息已经从Bettersize Instruments Ltd提供的材料中获得,审查和改编。欧洲杯足球竞彩
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