开关型表面活性剂稳定Pickering乳液和环糊精包合的分子动力学模拟

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自然界中存在多种物理现象,例如吸附、聚集、沉积等。一直以来众多科学家对一系列物理过程进行不断地探索和深入地研究。对多种物理过程的机理研究,理解过程中的相互作用机理,有助于为实验和生产实践理论指导,同样也可以解释一系列的相关实验现象。本论文主要采用分子模拟的方法研究表面活性稳定Pickering乳液和环糊精分子包合的物理过程,从分子层面解释这些过程的微观机理,对实际应用有重要的指导意义。本论文主要包括以下三个部分:第一部分:采用分子动力学模拟(MD)方法,探究纳米二氧化硅颗粒(NPs)和CO2开关型表面活性剂N-(3(二甲氨基)丙基)烷基酰胺(CPMA)稳定的Pickering乳液的可逆乳化/破乳机理。构建相应CPMA和CPMAH+体系,对比NP在CPMA和CPMAH+体系中油水界面的行为,计算它们之间的相互作用力以及电荷分布、三相接触角等相关数据。结果显示:NP主要通过静电作用力与CPMAH+牢固地结合在油水界面,形成稳定地水包油Pickering乳液。去质子化后,NP与CPMA结合不稳定,乳液平衡被打破。第二部分:采用分子动力学模拟(MD)方法,探讨了纳米二氧化硅颗粒和CO2开关表面活性剂N-十二烷基-N,N-二甲基乙脒(DDA)稳定的Pickering乳液的可逆乳化/破乳机理。构建相应DDA和DDAH+体系,对比NP在DDA和DDAH+体系中油水界面的行为,计算它们之间的静电作用力以及电荷分布、三相接触角等相关数据。结果显示:NP主要通过静电作用力与DDAH+牢固地结合在油水界面,形成稳定地水包油Pickering乳液。去质子化后,NP与DDA结合不稳定,实现破乳过程。第三部分:采用分子动力学模拟的方法分别研究主体β-环糊精(β-CD)、羟丙基-β-环糊精(HP-β-CD)、磺丁基-β-环糊精(SBE-β-CD)包合化合物蒽(ANT)的相互作用。研究不同的取代基对环糊精包合物的构象改变、包合程度等方面的影响。结果显示:三种环糊精都能包合ANT,因为磺丁基的灵活性会导致窄口端自闭,ANT只能从SBE-β-CD的宽口端进入其空腔中,。HP-β-CD和SBE-β-CD与ANT形成的包合物构型改变更大,形成的包合物扩大了HP-β-CD和SBE-β-CD的疏水空腔,且包合程度比天然β-CD更加紧密。
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