Synergistic or Antagonistic Effects of Polymer/Surfactant Supramolecular Assembly on the Colloidal Depletion Force

聚合物/表面活性剂超分子组装体对胶体消耗力的协同或拮抗作用

基本信息

  • 批准号:
    1608003
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 36.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-08-01 至 2020-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

CBET - 1608003PI: Tilton, RobertWhen microscopic "colloidal" particles are suspended in a solution containing polymers, the polymers tend to be excluded from the gaps between particles. This exclusion gives rise to a force called the depletion force, which can draw particles together to form aggregates. Some industrial processes take advantage of the depletion force by promoting aggregation of contaminant particles to remove them from solution. However, the depletion force may be undesirable in other processes where ingredients must remain in solution, such as paint pigment particles or active agents in pharmaceuticals. Such liquid products must be formulated to prevent depletion-induced aggregation. When ionic surfactants are also present in the polymer solution, they can bind to the polymers and alter the depletion force in ways that are not completely understood. This project will examine various kinds of polymer/surfactant mixtures to better understand how polymer-surfactant binding influences the depletion force and the stability of the suspension. A colloidal probe atomic force microscope will be used to measure the depletion force in the polymer/surfactant mixtures. The results of the project will be useful to engineers who manufacture and process colloidal fluids, including paints, coatings, topical medications, and personal care products. The project will provide research opportunities for students at various academic levels, including middle school students who participate in the university's Physics Concepts Programs by designing experiments to examine the physical chemistry of liquid product formulations. This project will examine the role of polymer/surfactant complexation on depletion forces in colloidal suspensions. Colloidal forces in polymer/surfactant mixtures will be measured by colloidal probe atomic force microscopy. The project will reveal how complexation between ionic surfactants and either nonionic polymers or oppositely charged polyelectrolytes can amplify or suppress depletion forces. Experimental data will be interpreted in terms of a model that predicts depletion forces based on polymer/surfactant complex stoichiometry, charge and size. Results will be correlated with colloidal stability phase diagrams for a series of systems that represent canonical categories of polymer/surfactant association behavior. The outcomes of the project will benefit industrial practice where complexation is used in multicomponent liquid mixtures to produce novel material properties and products with diminished environmental impacts.
CBET - 1608003PI:蒂尔顿,罗伯特当微观“胶体”颗粒悬浮在含有聚合物的溶液中时,聚合物往往会被排除在颗粒之间的间隙之外。这种排斥产生了一种称为耗尽力的力,它可以将颗粒吸引在一起形成聚集体。 一些工业过程利用消耗力,促进污染物颗粒的聚集,将其从溶液中去除。 然而,在成分必须保留在溶液中的其他过程中,例如油漆颜料颗粒或药物中的活性剂,消耗力可能是不期望的。此类液体产品必须配制以防止耗尽引起的聚集。当离子表面活性剂也存在于聚合物溶液中时,它们可以与聚合物结合并以尚不完全了解的方式改变消耗力。该项目将研究各种聚合物/表面活性剂混合物,以更好地了解聚合物-表面活性剂结合如何影响消耗力和悬浮液的稳定性。胶体探针原子力显微镜将用于测量聚合物/表面活性剂混合物中的耗尽力。该项目的结果将对制造和加工胶体流体(包括油漆、涂料、外用药物和个人护理产品)的工程师有用。该项目将为各个学术水平的学生提供研究机会,包括通过设计实验来检查液体产品配方的物理化学,参与大学物理概念项目的中学生。该项目将研究聚合物/表面活性剂络合对胶体悬浮液消耗力的作用。聚合物/表面活性剂混合物中的胶体力将通过胶体探针原子力显微镜测量。该项目将揭示离子表面活性剂与非离子聚合物或带相反电荷的聚电解质之间的络合如何放大或抑制耗尽力。实验数据将根据模型进行解释,该模型根据聚合物/表面活性剂复合物的化学计量、电荷和尺寸预测消耗力。结果将与代表聚合物/表面活性剂缔合行为的规范类别的一系列系统的胶体稳定性相图相关联。该项目的成果将有利于工业实践,其中络合用于多组分液体混合物,以生产新颖的材料特性和产品,并减少对环境的影响。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Control of the colloidal depletion force in nonionic polymer solutions by complexation with anionic surfactants
通过与阴离子表面活性剂络合控制非离子聚合物溶液中的胶体消耗力
  • DOI:
    10.1016/j.jcis.2019.06.026
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.9
  • 作者:
    Lele, Bhagyashree J.;Tilton, Robert D.
  • 通讯作者:
    Tilton, Robert D.
Depletion Forces Induced by Mixed Micelles of Nonionic Block Copolymers and Anionic Surfactants
非离子嵌段共聚物和阴离子表面活性剂的混合胶束诱导的耗尽力
  • DOI:
    10.1021/acs.langmuir.0c01574
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Lele, Bhagyashree J.;Tilton, Robert D.
  • 通讯作者:
    Tilton, Robert D.
Colloidal Depletion and Structural Force Synergism or Antagonism in Solutions of Mutually Repelling Polyelectrolytes and Ionic Surfactants
相互排斥的聚电解质和离子表面活性剂溶液中的胶体损耗和结构力协同或拮抗作用
  • DOI:
    10.1021/acs.langmuir.9b02143
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Lele, Bhagyashree J.;Tilton, Robert D.
  • 通讯作者:
    Tilton, Robert D.
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