“總的來說，NMR數(shù)據(jù)與各轉(zhuǎn)折點(diǎn)的屈服應(yīng)力轉(zhuǎn)變、以及DLS和微觀觀察結(jié)果一致。”

表面活性劑是兩親性分子，兼具親水部分和疏水部分。它們被用來降低液體的表面張力。表面活性劑具有各種廣泛用途，包括洗滌劑、便簽、泡沫和強(qiáng)化采油技術(shù)。由于表面活性劑是一組具有多種不同結(jié)構(gòu)的不同試劑，因此可以滿足各種應(yīng)用中差異極大的要求。

在為特定功能選擇合適的表面活性劑時(shí)，溶解度是一個(gè)重要的考慮因素。此外，可能還會(huì)受到溫度、pH值、濃度和存在的物種的影響。表面活性劑在加入助溶劑之前通常是不溶的。通過添加聚合物（如添加碳酸鈉）或增加pH值，可以抵消表面活性劑的電荷。

當(dāng)表面活性劑的濃度超過一定值，即臨界膠束濃度（CMC）時(shí)，表面活性劑趨向于聚集成膠束。實(shí)際CMC取決于表面活性劑的結(jié)構(gòu)及其離子強(qiáng)度。通過添加聚合物或通過鹽或醇的污染，可以對(duì)其進(jìn)行改性。

隨著表面活性劑濃度增長到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出CMC，膠束的數(shù)量不斷增加，而現(xiàn)有膠束并未變得更大。濃度的進(jìn)一步增加導(dǎo)致膠束的聚集。研究人員采用各種技術(shù)來查明發(fā)生這些轉(zhuǎn)變處的表面活性劑分子濃度。核磁共振波譜儀優(yōu)于其它技術(shù)，因?yàn)樗梢酝瑫r(shí)區(qū)分所存在的不同物種，并測(cè)量各個(gè)物種的數(shù)量。

NMR已被成功用于檢測(cè)低濃度表面活性劑溶液中的CMC。最近的研究表明，這項(xiàng)技術(shù)可以擴(kuò)展到高濃度，從而檢測(cè)出CMC以外的相變。

研究人員選用具備溫度控制和梯度場(chǎng)功能的Bruker Minispec™ mq20波譜儀，在較大的表面活性劑濃度范圍內(nèi)，通過時(shí)域核磁共振（TD-NMR）波譜對(duì)表面活性劑的相特性進(jìn)行了研究。

研究人員成功檢測(cè)出了在較高濃度下的CMC和二次相變。在CMC兩側(cè)都觀察到了線性關(guān)系，當(dāng)初級(jí)相變發(fā)生時(shí)斜率出現(xiàn)明顯變化。在較高的表面活性劑濃度下，高達(dá)CMC的90倍，NMR信號(hào)的變化有效地指示出涉及膠束形狀或其它結(jié)構(gòu)構(gòu)型改變的二次相變。

動(dòng)態(tài)光散射（DLS）和交叉偏光顯微鏡證實(shí)了NMR波譜顯示的相變。在大多數(shù)情況下，用這些分析技術(shù)得到的結(jié)果，與表面活性劑溶液中的可見差異以及NMR波譜中檢測(cè)出的變化相符。

這些新發(fā)現(xiàn)表明，TD-NMR可用于檢測(cè)二次相變。NMR數(shù)據(jù)可預(yù)測(cè)表面活性劑溶液的相變，這種變化得到粘度差異的支持。

參考文獻(xiàn)：

· Reilly T等；“通過NMR確定兩親性二階相變”；Journal of Molecular Liquids 2018;268:647–657