第六章不溶物表面膜課件

第五章不溶物表面膜（3學(xué)時(shí)）5.1簡(jiǎn)介5.2不溶物表面膜的制備5.3表面壓、表面電勢(shì)和表面粘度5.4π—A曲線與不溶膜類型5.4.1不溶膜的類型5.4.2膜性質(zhì)和狀態(tài)的影響因素5.5agurBogtt薄膜（B與B膜5.1簡(jiǎn)介隨兩親分子疏水基變大它在水中的溶解度降低而表面活性增強(qiáng)即它在溶液表面和內(nèi)部的分布更偏向于在表面上。當(dāng)兩親分子的疏水基大到一定程度，在水中的濃度便小得可以忽略此時(shí)兩親分子的表面定向?qū)涌梢酝ㄟ^在水面上鋪展的方法形成表面膜稱之為鋪展膜它和吸附膜一樣也是定向單分子層其熱力學(xué)和吸附膜是一樣的，常稱之為不溶膜（insolublefm）或不溶物單分子層（inslubemoolaer175年BenaminFraklin發(fā)現(xiàn)4ml油在大風(fēng)天可使約3為)—單分子膜這方面最早的定量實(shí)驗(yàn)是著名科學(xué)家Rayleigh1980年做的利用油酸展開在水面可以則γ加油也不再有顯著變化，從油量和所占面積計(jì)算，估計(jì)油層可能是一個(gè)分子厚(約1.6nm。elih的工作最單方解一重而確題。1891年P(guān)ockels女士設(shè)計(jì)了一個(gè)究不膜的裝，發(fā)當(dāng)成分子平占有積大于0.20nm2時(shí)帶有肪酸膜水表張力少變化減少成分子平均面積則面張顯著低。表張力轉(zhuǎn)變叫做Pockls點(diǎn)。其使用的膜法一直沿至今117年Lr在前人的基礎(chǔ)上在實(shí)驗(yàn)方法和理論上皆予以發(fā)經(jīng)s近來B術(shù)…5.2不溶物表面膜的制備主要是溶劑鋪展法：先制成鋪展溶液，將其均勻滴加在底液上使之鋪展，經(jīng)揮發(fā)除去溶劑后，在底液表面上形成單分子膜。鋪展溶劑的條件對(duì)成膜材料有足夠的溶解能力具有在底液上良好的鋪展能力γ低）低密度（低于底液）易揮發(fā)成膜材料：(1大的疏水基團(tuán)（C16）包括長(zhǎng)CH鏈和芳香基團(tuán)的兩親分子，主要用石油醚做鋪展溶劑，也可用混合溶劑。有時(shí)也用苯（特別是對(duì)芳香族成膜物質(zhì)）但易殘留。(2天然的和合成的高分子化合物，特殊方法成膜注意事項(xiàng)：（1）適當(dāng)濃度，過高易形成締合結(jié)構(gòu)，妨礙成膜；過低又不利于成膜操作。（2）保持液面清潔、吸除法b、刮膜法5.3表面壓、表面電勢(shì)和表面粘度5.3.1表面壓：膜分子對(duì)單位長(zhǎng)度浮片所施的壓力，其數(shù)值等于表面張力的降低π=γ0γ1917年Langmuir改進(jìn)了Pockes的裝置，發(fā)展了膜平，可測(cè)定面壓隨膜面積變化此裝一直沿至今。5.3.2表面電勢(shì)：有膜和無膜條件下兩相間電勢(shì)差的差值ΔV=Vm?VVmV別代表膜和無膜兩相間電勢(shì)差測(cè)定方法：空氣電極和振電極法得到信息：（1）分子定向：ΔV=4πnμ/D+ψ0n是單位面積的偶極數(shù)，D：介電常數(shù)，ψ0：帶電基團(tuán)層電勢(shì)μ：垂直于界面方向的偶極矩（2）膜的結(jié)構(gòu)（3）檢測(cè)膜的不均勻性和表面反應(yīng)速度5.3.3表面粘度：由于膜的存在而引起的表面層粘度的變化包括表面擴(kuò)展粘度和切變粘度前者在許多實(shí)際問題中有重要應(yīng)用，但研究較少。切變粘度 fns=測(cè)定方法：溝法擺法應(yīng)用：（1）膜狀態(tài)（2）膜分子間相互作用（3）監(jiān)測(cè)化學(xué)反應(yīng)（如聚合）切變粘度5.4π—A曲線與不溶膜類型（一）氣態(tài)膜（：每個(gè)分子平均占有面積很大>4nm2，表面壓低（<0.5mNm-，膜具有良的壓縮性。若分子間用可忽略：A=T （k：n數(shù))上 π(a?a0)ikT0積（二）氣液平衡膜（：。中（膜本質(zhì)是液態(tài)的但其壓縮性比三度空間的液體大得多液體密度比固體小不了可le面積是固態(tài)膜2－3壓。：()=T（四）轉(zhuǎn)變膜（：是擴(kuò)張膜與凝聚膜間的過渡區(qū)域轉(zhuǎn)變膜具有不均勻性及顯著高于液態(tài)擴(kuò)張膜可壓縮性。（膜壓縮系數(shù)比I大0％，Adas、Lagur認(rèn)為這種膜是在極性基之間多少帶著一些水的半固態(tài)膜π=b′?c′A分子的碳?xì)浠帕信c油中相似。（六）固態(tài)膜（S：密度較大，壓縮率非常低。分子的疏水基團(tuán)排列緊密，類似于晶體。π=b?cA(c>c′,b>b′,但b/c<b′/c′)若將S膜的曲線延長(zhǎng)至a軸，就可分的積對(duì)鏈系無論尾長(zhǎng)，面樣。對(duì)態(tài)繼縮終膜裂此可到縮積不以至低現(xiàn)恒最值膜破條制有好重現(xiàn)。裂低膜強(qiáng)。影響膜的性質(zhì)和狀態(tài)的因素影響膜的性質(zhì)和狀態(tài)的因素（1）分子大小的影響：同系物，分子量越大，膜越凝聚（2）分子結(jié)構(gòu)的影響：成膜兩親分子的碳?xì)滏溕先魩в胁伙柡玩I或極性集團(tuán)，形成的膜將更為擴(kuò)張。（3）底液成分影響：pH；常見的是加入無機(jī)電解質(zhì)。（1）對(duì)于離子型的兩親分子，通常使膜凝聚（2）對(duì)于非離子型的兩親分子則使膜更為擴(kuò)張，這可能是因?yàn)槌赡し肿拥臉O性基與少量無機(jī)離子結(jié)合，使成膜分子產(chǎn)生電性排斥作用。（4）溫度的影響：一般的規(guī)律是溫度升高使膜變得更為擴(kuò)張（七）混合不溶膜混合不溶膜定義：混合不溶膜是指兩種或兩種以上成膜物質(zhì)組成的不溶膜意義（1）生物膜都是含有多種化學(xué)物質(zhì)的混合膜（2）不溶膜是－B膜的基礎(chǔ)，而只有相當(dāng)凝聚的不溶膜才能應(yīng)用－B技術(shù)。但并非所有分子都能鋪展成膜，特定功能的分子＋良好成膜性成分＝形成混合膜特點(diǎn)：（1）理想混合a=∑xiai同電性混合物）（2）顯示協(xié)同效應(yīng)a﹥∑xiai表明：1）兩種分子或離子間相互作用2）比理想膜更凝聚，強(qiáng)于同種分子（至少對(duì)一種成分）的作用A、離子＋非離子、成膜分子間形成氫鍵：脂肪酸＋脂肪醇C、正、負(fù)混合成膜（3）例外：理想＋相分離CH/CF研究不溶膜的光學(xué)方法研究不溶膜的光學(xué)方法（一）光吸收：（二）光反射（三）熒光顯微鏡55Langmuir-Blodgett薄膜（LB膜）技術(shù)與LB膜在適當(dāng)條件下，不溶物單分子層可以通過非常簡(jiǎn)單的辦法轉(zhuǎn)移到固體基質(zhì)上，并且保持其定向排列的分子結(jié)構(gòu)，這就是半個(gè)世紀(jì)以前Lagmur和學(xué)生Blde為－B近0年來，利用此技術(shù)進(jìn)行分子組裝，發(fā)展新型光電子材料，智能材料成為高新技術(shù)發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。L－B膜：將定向單分子層（固態(tài)凝聚膜）從氣液界面一層一層地轉(zhuǎn)移疊加在固體基片上形成的層積膜。LB膜成膜原理B膜材料在亞相上的展開機(jī)理典型的B膜材料及有序單分子層的形成亞相液面上單分子膜的特征參數(shù)及狀態(tài)LB膜的結(jié)構(gòu)類型分為：Insolublefilmscan,withcarefulwork,bedepositedontosolidsubstratesfomtheliidsurface.ThesocldLnmr–Blogetfilmswillhavealtrntigmoeclrorenatos:()depositionwththehd(orta)towardthesolidsubstrateand(b)thehead-to-headortail-lnam.Ureostseoenmhn.混合膜 交替膜LB膜的淀積方法（1）垂直提拉法（2）水平提拉法（3）單分子層水平轉(zhuǎn)移技術(shù)LB膜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)（1）膜厚為分子級(jí)水平（納米數(shù)量級(jí)，具有特殊的物理化學(xué)性質(zhì)；（2）可以制備單分子膜，也可以逐層累積，形成多層B膜或超晶格結(jié)構(gòu)，組裝方式任意選擇；（3可以人為選擇不同的高分子材料累積不同的分子層使之具有多種功能；（4）成膜可在常溫常壓下進(jìn)行，不受時(shí)間限制，所需能量小，基本不破壞成膜材料的高分子結(jié)構(gòu)；（5）B；（6用B；B。LB膜技術(shù)的缺點(diǎn)（1于B片分理，因；（2要序的B定給B成膜材料的設(shè)計(jì)帶來困難；（3）制膜過程中需要使用氯仿等有毒的有機(jī)溶劑，這對(duì)人體健康和環(huán)境具有很大的危害性；(4制膜設(shè)備昂貴，制膜技術(shù)要求很高。L－B膜特點(diǎn)：（1）可以一層一層的排列到固體表面（2）具有短期穩(wěn)定性，熵減過程（3）絕緣性好：1MV/cm單層電阻（4）耐壓性好100V/100個(gè)單層（脂肪酸膜）（5）導(dǎo)電性的各向異性6.6不溶膜上的化學(xué)反應(yīng)不溶膜上的化學(xué)反應(yīng)意義：（1）許多生命過程中重