油酰二乙醇胺在丙三醇/水混合溶剂中的自组装及流变性能

doi:10.7503/cjcu20240528

摘要/Abstract

摘要：

两亲分子自组装是创造新材料的重要方法, 此前的研究主要聚焦于室温及以上温度, 对零下低温环境中的自组装研究较少. 本文研究了非离子表面活性剂油酰二乙醇胺在丙三醇/水混合溶剂中的溶解性、体系冰点、组装行为及流变性能, 考察了溶剂组成、油酰二乙醇胺含量及温度对组装行为和流变性能的影响. 研究发现, 油酰二乙醇胺可在丙三醇/水混合溶剂中组装形成层状胶束及层状液晶, 这些组装体的形成可显著提升体系的黏度和弹性性能. 混合溶剂中丙三醇含量越高, 越不利于层状液晶的形成. 油酰二乙醇胺含量越高, 越有利于层状液晶的形成. 当6.0%(质量分数)油酰二乙醇胺溶于丙三醇/水(体积比50∶50)混合溶剂中时, 体系的冰点可降低至‒33.4 ℃. 温度降低会促进组装、增强体系黏度和弹性性能. 对于相同体系, 温度越低, 越容易形成层状液晶.

关键词: 两亲分子, 自组装, 零下低温, 溶致液晶

Abstract:

The self-assembly of amphiphilic molecules is a crucial approach for the development of novel materials. Previous studies have primarily focused on room and above room temperatures， while limited attention has been given to self-assembly at sub-zero temperatures. In this study， the solubility， freezing point， assembly behavior， and rheological properties of the non-ionic surfactant N，N-diethanololeamide in glycerol/water mixed solvent were investigated. The effects of solvent composition， N，N-diethanololeamide concentration， and temperature on assembly behavior and rheological properties were examined. It is observed that N，N-diethanololeamide can form lamellar micelles and lamellar liquid crystals in the glycerol/water mixed solvent， thereby imparting favorable rheological properties to the system. A higher proportion of glycerol in the mixed solvent inhibits the formation of lamellar liquid crystals. Moreover， increasing the concentration of N，N-diethanololeamide promotes the generation of lamellar liquid crystals. By dissolving 6.0%（mass ratio） N，N-diethanololeamide in a glycerol/water（50/50， volume ratio） mixed solvent， it is possible to lower the freezing point of the system to ‒33.4 ℃. Interestingly， decreasing temperature enhances the self-assembly capability and improves rheological properties， and within this system as lower temperatures facilitate easier formation of lamellar liquid crystals.

Key words: Amphiphilic molecule, Self-assembly, Sub-zero temperature, Lyotropic liquid crystal

中图分类号:

O648

TrendMD:

李嘉明, 王丹, 冯玉军, 殷鸿尧. 油酰二乙醇胺在丙三醇/水混合溶剂中的自组装及流变性能. 高等学校化学学报, 2025, 46(4): 20240528.

LI Jiaming, WANG Dan, FENG Yujun, YIN Hongyao. Self-assembly and Rheological Properties of N，N-diethanololeamide in Glycerol/Water Cosolvent. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(4): 20240528.

图/表 8

Fig.1 Chemical structure of N,N⁃diethanololeamide

Fig.2 Appearance of 1.0%(mass fraction) ODEA dissolved in different glycerol /water cosolvents

Fig.3 SAXS profiles of 6.0% ODEA dissolved in different glycerol/water cosolvents at 20 ℃

Fig.4 SAXS profiles of glycerol/water(50/50, volume ratio) cosolvents with different centration of ODAM at 20 ℃

Fig.5 SAXS profiles of glycerol/water(50/50, volume ratio) cosolvent with 6.0% ODAM at different temperatures

Fig.6 Steady⁃shear flow curves of 6.0% ODEA in different glycerol/water cosolvents at 20 ℃

Fig.7 Steady⁃shear flow curves of different concen⁃trations of ODEA dissolved in glycerol/water(50∶50, volume ratio) cosolvent at 20 ℃

Fig.8 Steady⁃shear flow curves of 6.0% ODEA(A) and dynamic frequency spectra of 8.0% ODEA(B) dissolved in glycerol/water(50∶50, volume ratio) cosolvent at different temperatures

参考文献 25

1	Kelleppan V. T.， King J. P.， Butler C. S. G.， Williams A. P.， Tuck K. L.， Tabor R. F.， Adv. Colloid. Interface Sci.， 2021， 297， 102528
2	Heinz H.， Adv. Mat.， 1994， 6， 116—129
3	Dreiss C. A.， Soft Matter， 2007， 3， 956—970
4	Chu Z. L.， Dreiss C. A.， Feng Y. J.， Chem. Soc. Rev.， 2013， 42， 7174—7203
5	Gonçalves R. A.， Holmberg K.， Lindman B.， J. Mol. Liq.， 2023， 375， 121335
6	Kang W.， Mushi S. J.， Yang H.， Wang P.， J. Petrol. Sci. Eng.， 2020， 190， 107107
7	Davoodi S.， Al⁃Shargabi M.， Wood D. A.， Fuel， 2023， 338， 127228
8	Al⁃Shargabi M.， Davoodi S.， Wood D. A.， Ali M.， Rukavishnikov V. S.， Petrol. Sci.， 2023， 20， 922—950
9	Han Y. X.， Wu D. G.， Li H. P.， Yin H. Y.， Mei Y. J.， Feng Y. J.， Zhong Z. J.， Chem. J. Chinese Universities， 2021， 42（6）， 20562064
	韩一秀，吴殿国，李宏谱，殷鸿尧，梅拥军，冯玉军，钟祖杰. 高等学校化学学报， 2021， 42（6）， 20562064
10	Agrawal N. R.， Yue X.， Raghavan S. R.， Langmuir， 2020， 36， 6370—6377
11	Zhou H.， Han Y.， Wei Y.， Wang H.， Mei Y.， J. Mol. Liq.， 2016， 221 ， 603—607
12	Wang X. M.， Chen Z. L.， Zeng K.， Huang L. G.， Guo G. J.， Guo F. J.， J. Oil. Gas. Technol.， 2013， 35， 138—141
	王晓明，陈宗利，曾科，黄磊光，郭广军，郭付君. 石油天然气学报， 2013， 35， 138—141
13	Lu L. J.， Sci. Technol. Innov. Appl.， 2020， 16， 136—138
	陆林杰，科技创新与应用， 2020， 16， 136—138
14	Lane L. B.， Ind. Eng. Chem.， 1925， 17， 924
15	Yin H. Y.， Guo W. L.， Wang R. X.， Doutch J.， Li P. X.， Tian Q.， Zheng Z.， Xie L.， Feng Y. J.， Adv. Sci.， 2024， 11， 2309020
16	Yin H. Y.， Feng Y. J.， Li P. X.， Doutch J.， Han Y. X.， Mei Y. J.， J. Collold. Interf. Sci.， 2019， 551 ， 89—100
17	Yin H. Y.， Feng Y. J.， Li P. X.， Doutch J.， Han Y. X.， Mei Y. J.， Soft Matter， 2019， 15 ， 2511—2516
18	Chu Z. L.， Feng Y. J.， Langmuir， 2012， 28， 1175—1181
19	Feng D.， Zhang Y. M， Chen Q. S， Wang J. Y， Li B.， Feng Y. J.， J. Surfactants. Deterg.， 2012， 15， 657—661
20	Cao X. Q.， Guo W. L.， Zhu Q.， Ge H. J.， Yang H.， Ke Y. B.， Shi X. H.， Lu X. Y.， Feng Y. J.， Yin H. Y.， J. Collold. Interf. Sci.， 2023， 649， 403—415
21	Zemb T.， Dubois M.， Demé B.， Gulik⁃Krzywicki T.， Science， 1999， 283， 816—819
22	Zhang G.， Chen X.， Xie Y.， Zhao Y.， Qiu H.， J. Collold. Interf. Sci.， 2007， 315， 601—606
23	Guo W. L.， Wang R. X.， Liu L. L.， Xie L. Z.， Feng Y. J.， Yin H. Y.， J. Mol. Liq.， 2024， 405，124954
24	Xi Q.， Yan Y. L.， Zhang Y.， China Surf. Deterg. Cosmet， 2019， 49， 817—823
	奚琪，燕永利，张阳，日用化学工业， 2019， 49， 817—823
25	Wang J.， Qi N.， Yin H. Y.， Feng Y. J.， Pet. Sci.， 2024， 21， 1865—1874

[1]	白乙艳, 王晨阳, 高阳, 李佳敏, 杨海英. 基于单颗粒碰撞电化学的烷硫醇在纳米金表面的自组装行为[J]. 高等学校化学学报, 2025, 46(2): 20240402.
[2]	陈晓萍, 黄士, 郭千千, 刘宁, 倪建聪, 杨伟强, 林振宇. 镓铟共晶-自组装单分子层的功能性分子结研究进展[J]. 高等学校化学学报, 2025, 46(2): 20240451.
[3]	陈俊年, 张海峰, 王海兵, 杨火诚, 罗忠. 基于超分子纳米递送系统的精准医疗研究进展[J]. 高等学校化学学报, 2025, 46(1): 20240267.
[4]	段一雄, 杨柏, 李云峰. 纤维素纳米晶的空间受限自组装: 从胶体液晶到功能材料[J]. 高等学校化学学报, 2023, 44(2): 20220474.
[5]	雷娜娜, 杨守业, 范黎明, 陈晓. 低共熔溶剂中多色稀土发光增强超分子凝胶的构筑及性能[J]. 高等学校化学学报, 2023, 44(12): 20230389.
[6]	段小丽, 韩慧敏, 赵明坤, 任丽霞. PNDC-b-PNTPE自组装制备兼具结构色和荧光色的薄膜[J]. 高等学校化学学报, 2023, 44(11): 20230291.
[7]	沈欣怡, 张森, 王树涛, 宋永杨. 聚合物中空微球的合成策略[J]. 高等学校化学学报, 2023, 44(1): 20220627.
[8]	仵宇帅, 尚颖旭, 蒋乔, 丁宝全. 可控自组装DNA折纸结构作为药物载体的研究进展[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(8): 20220179.
[9]	李琳, 齐丰莲, 邱丽莉, 孟子晖. 基于六边形磁纳米片构建动态非晶态光学结构图案[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(8): 20220123.
[10]	俞彬, 谌小燕, 赵越, 陈卫昌, 肖新颜, 刘海洋. 氧化石墨烯基钴卟啉复合材料的电催化析氢反应[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(2): 20210549.
[11]	徐海东, 王睿, 梁高林. 自组装多肽探针在磁共振成像中的应用[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(12): 20220440.
[12]	杜顺福, 王文经, EL-SAYED El-Sayed M., 苏孔钊, 袁大强, 洪茂椿. 一种具有化学发光性能的锆基金属有机四面体[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(1): 20210628.
[13]	李波, 孟禹汐, 王雯雯, 臧宏瑛. 多核多氧硫钼酸盐化合物的合成及质子传导性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(1): 20210657.
[14]	薛谨, 曹小卫, 刘依帆, 王敏. 纸质空心金纳米笼SERS传感器的制备及对非小细胞肺癌患者痰液中miRNAs的快速高灵敏检测[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(8): 2393.
[15]	王雅雯, 李东, 梁文凯, 孙迎辉, 江林. 表面等离激元金属纳米粒子的多元化结构及应用[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(4): 1213.