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研究生: 宋俊仁
Jyun-ren Song
論文名稱: 聚電解質與界面活性劑混合水溶液
Dynamic Surface Tension Measurement of Polyelectrolyte/Surfactant solutions
指導教授: 林析右
Shi-Yow Lin
口試委員: 王孟菊
Meng-Jiy Wang
陳立仁
Li-Jen Chen
蔡瑞瑩
Ying-Ruei Tsai
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 化學工程系
Department of Chemical Engineering
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 41
中文關鍵詞: 聚電解質
外文關鍵詞: polyelectrolyte
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  • 中文摘要
    本實驗室利用懸垂液滴影像測量儀,測量Sodium Dodecyl Sulfate (十二烷基硫酸鈉, SDS)與定濃度poly(2-vinyl pyridine) (聚乙烯砒碇,PVP)混合水溶液(pH = 2),隨著SDS濃度的改變,其動態與平衡表面張力的變化情形。實驗發現:溶液的平衡張力與SDS濃度的曲線圖有著特殊的行為;當SDS濃度小於8 μM時其平衡張力隨著SDS的濃度增加而下降至35 mN/m;在SDS濃度為8 μM ~ 0.95 mM其張力維持35 mN/m左右,且當SDS濃度大於0.2 mM時,溶液開始出現混濁;當SDS濃度為1.0 mM時,其平衡張力升高至60 mN/m,溶液變澄清但溶液中出現白色沉澱物;SDS濃度為1.5 mM至2.5 mM時溶液再度混濁,其張力約為35 mN/m;SDS濃度大於4.5 mM時為澄清,張力變為略低於35 m/N/m。
    濃度為0.85 mM~0.95 mM時,混濁溶液之懸垂液滴的表面動態張力曲線,在為55.5 mN/m有一明顯的張力緩降區存在,推論此可能為SDS/PVP溶液吸附單分子層之兩相共存區。


    Abstract
    Dynamic and equilibrium surface tensions of mixed PVP/SDS solutions are measured at 25 oC, pH = 2 and fixed PVP concentration (0.01 wt%). A special behavior is observed on the equilibrium surface tension (γ). As CSDS < 8 μM, the equilibrium γ decreases down to 35 mN/m at increasing SDS concentration. The equilibrium γ keeps at 35 mN/m as 8 μM < CSDS < 0.95 mM. As CSDS > 0.2 mM the solutions become turbid. Equilibrium γ rises to 60 mN/m at CSDS > 1.0 mM and the solutions become clear accompanying with some precipitates on glass surface. As 1.5 mM < CSDS < 2.5 mM, the solutions become turbid again and the equilibrium γ decreases again to 35 mN/m. Solutions are clear and transparent at CSDS > 4.5 mM and the equilibrium γ are lower than 35 mN/m.
    The dynamic γ profile of the pendant drop of the mixed PVP/SDS solutions shows a plateau region at γ ∼ 55 mN/m for the solution of 0.85 < CSDS < 0.95 mM. This plateau region implies a phase transition or a special surfactant relaxation state at air-water interface during the process.

    目 錄 中文摘要 I 英文摘要 II 目錄目錄 III 表 目 錄 V 圖 目 錄 VI 第一章 簡介 1 1.1 界面活性劑 1 1.2 界面活性劑的應用 3 1.3 高分子電解質 3 1.4 高分子電解質的分類 4 1.5 高分子電解質之結構分析 4 1.6 高分子電解質之應用 5 第二章 文獻回顧 6 2.1 單分子膜的物理狀態 6 2.2 電雙層 8 2.2.1 Stern之雙電層模型 8 2.2.2 Zeta電位 9 2.3 界面活性劑之分散力 9 2.4 凝集作用之原理 10 2.5 高分子與界面活性劑混合系統 12 2.5.1 中性高分子 13 2.5.2 高分子電解質 15 2.6 研究動機 16 第三章 實驗設備 17 3.1 懸垂液滴影像數位化測量儀 17 3.1.1 主要儀器設備 17 3.1.2 其它儀器 20 3.1.3 儀器校正 21 3.2 實驗藥品 22 第四章 研究方法 24 4.1表面張力之量測 24 4.1.1 懸垂液滴法理論 24 4.1.2 實驗方法 27 第五章 實驗結果 29 5.1 聚乙烯砒碇的反應機構 29 5.2 表面張力之實驗 29 第六章 結論與建議事項 41 6.1 結論 41 6.2 建議事項 41 參考文獻 42 表目錄 表1.1常見親水基化學結構 1 圖目錄 圖1.1界面活性劑的基本結構 2 圖1.2平衡表面張力與界劑濃度變化及界劑聚集行為 2 圖2.3 Stern之電雙層模型 9 圖2.4界面活性劑之被吸附與粉體之分散 10 圖2.5雙層吸附與界面活性劑之關係 10 圖2.6高分子鏈之吸附狀態 11 圖2.7粒子吸附相反電荷聚合物 11 圖2.8界面活性劑/中性高分子 12 圖2.9界面活性劑/聚電解質 12 圖2.10界面活性劑分子在高分子鏈上有類似微胞的聚集 13 圖2.11理想中性高分子與界面活性劑混合及純界面活性劑的平衡張力變化 14 圖2.12中性高分子與界面活性劑混合系統,在各濃度區域的表面吸附情形 15 圖2.14聚電解質與界面活性劑在溶液中可能存在的型態 16 圖3.1懸掛氣泡影像數位化測量儀系統圖 17 圖4.1懸垂液滴的形狀 24 圖5.1聚乙烯砒碇與鹽酸的反應機構 29 圖5.2動態張力曲線 30 圖5.3平衡張力曲線(一) 33 圖5.4 SDS/PVPmCl ,pH = 2,不同SDS濃度下,溶液的混濁情形 34 圖5.5 SDS濃度為1.0、1.1及1.2 mM的SDS/PVPmCl ,pH = 2溶液 35 圖5.6平衡張力曲線(二) 35 圖5.7平衡張力曲線(三) 37 圖5.8 SDS/PVPmCl ,pH = 2溶液(濃度0.4 μM ~ 0.2 mM)的動態張力曲線 38 圖5.9 SDS/PVPmCl ,pH = 2溶液(濃度0.2 ~ 0.85 mM)的動態張力曲線 38 圖5.10 SDS/PVPmCl ,pH = 2,溶液在25oC下(濃度0.85 ~ 0.95 mM)的動態張力曲線 39 圖5.11 SDS/PVPmCl ,pH = 2,溶液在25oC下(濃度1.0 ~ 1.2 mM)的動態張力曲線 39 圖5.12 SDS/PVPmCl ,pH = 2,溶液在25oC下(濃度1.2 ~ 2.5 mM)的動態張力曲線 40 圖5.13 SDS/PVPmCl ,pH = 2,溶液在25oC下(濃度2.5 ~ 80 mM)的動態張力曲線 40

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