荧光探针法测定烷基醇酰胺非离子型表面活性剂临界胶束浓度研究(4)
1.3 胶束聚集数的测定原理
胶束大小的量度是胶束聚集数n，即缔合成一个胶束的表面活性剂分子（或离子）平均数。
胶束聚集数是描述表面活性剂胶束结构的特征参数，对了解胶束结构和性质有着重要意义: 在不同表面活性剂浓度下，胶束聚集数不是定值，即使在一定浓度的胶束体系中，胶束聚集数也并不是单一值，因此实验中测得的胶束聚集数是平均聚集数，记为Nm。Turro首先利用稳态荧光探针法测定了十二烷基硫酸钠(SDS)的Nm。认为对于Nm<100的体系,稳态荧光探针法的测定结果较为准确。
由非离子型表面活性剂的临界胶束浓度的理论计算公式: G= RTlnCMC 可知, 当体系为非离子表面活性剂时, 即无反离子与胶束连接, CMC 越小, G 越向负值移动, 即形成胶束后体系的自由能降低得越低, 胶束越易形成。[13]
近年来，基于表面活性剂胶束增溶芘的原理而发展起来的荧光探针技术已成为胶束性质测量的重要方法，可在小浓度范围内精确测得多种表面活性剂的胶束参数。[14]但是用稳态荧光法测定Nm选择合适的猝灭剂浓度范围等方面的研究还不够深入, 本文欲以芘为荧光探针、以二苯甲酮为猝灭剂,研究用稳态荧光探针法测定表面活性剂的聚集数N。
1.4 本课题的研究的目的和意义
表面活性剂素有“工业精”之称，是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。它是一大类有机化合物，他们的性质极具特色，应用极为灵活、广泛，有很大的实用价值和理论意义。表面活性剂可起洗涤、乳化、发泡、湿润、浸透和分散等多种作用，且表面活性剂用量少（一般为百分之几到千分之几），操作方便、无毒无腐蚀，是较理想的化学用品因此在生产上和科学研究中都有重要的应用。在浓度相同时，表面活性剂中非极性成分大，其表面活性强。即在同系物中,碳原子数多的表面活性较大。但碳链太长时，则因在水中溶解度太低而无实用价值。表面活性剂由于具有润湿或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、抗静电等一系列物理化学作用及相应的实际应用，成为一类灵活多样、用途广泛的精细化工产品。表面活性剂除了在日常生活中作为洗涤剂，其他应用几乎可以覆盖所有的精细化工领域。目前已被广泛应用于纺织、皮革、制药、化妆品、食品、造船、土建等领域。表面活性剂可分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型四大类，非离子表面活性剂在数量上仅次于阴离子表面活性剂，是一类大量使用的重要品种，随着石油工业的发展，所用原料环氧乙烷成本的不断降低，它的产量还会不断提高。而烷基醇酰胺类非离子表面活性剂又是该类表面活性剂中应用很广泛的一类。
表面活性剂的临界胶束浓度作为表面活性剂的表面活性的一种量度,是其溶液性质发生显著变化的一个“分水岭”。CMC 越小表示此种表面活性剂形成胶团所需的浓度越低, 表面活性就越好, 因而, 改变体系表面（界面）性质, 起到润湿、乳化、增溶、起泡、消沫及分散等作用所需的浓度就越低。CMC的测定为合理选择表面活性剂的用量有很大的帮助。同时,可借助此类变化来使之运用于我们的日常生活和各种领域中。[5]
本文用芘作荧光探针是因为芳香稠环化合物芘及其衍生物具有独特的荧光光谱特性。芘是一种研究介质极性的荧光探针[15]，其I3/I1(荧光发射第三谱带与第一谱带强度之比)与介质极性有较好的相关性[16]。荧光光谱法是测定CMC的高灵敏方法之一, 该法是基于荧光体在胶束形成前后荧光性质的变化, 所使用的荧光体可广义地分为荷电的和电中性两类。荷电荧光体常用于离子型表面活性剂CMC的测定, 但该类荧光体一般与表面活性剂电荷相反, 因静电作用而诱导胶束形成, 并导致所谓“ 预胶束” 的概念[17]无疑该法将使结果偏低, 使用电中性荧光探针时虽无此虞, 但也因荧光体在胶束形成后依然不断增溶进入胶束而使荧光性质渐渐变化, 导致胶束形成处荧光性质变化不敏锐而影响CMC指认的准确度。芘是测定CMC最为成功的中性荧光体。