含甾体结构的表面活性剂由于具有疏水部分体积大和刚性强的特点,可以有效地隔离亲/疏水区域,构建出具有刚性特点的有序聚集体,因而不断地引起人们的关注。其中,包含聚氧乙烯链的植物甾醇表面活性剂(BPS-n)更是具有毒性低、生物相容性好的优点。因此,国内外研究者逐渐重视此类表面活性剂的聚集行为。目前此类研究主要集中在水和离子液体溶剂中,而日常生活和生产过程中往往会涉及到有机溶剂或者混合溶剂。其中,醇类溶剂作为一种潜在的支持表面活性剂聚集和吸附的极性溶剂,在食品、化妆品及医疗领域具有广泛的应用前景。因此研究醇类溶剂中甾醇表面活性剂的聚集行为,对于人们更好地了解含甾体结构表面活性剂的自组装过程具有较大的理论和实际意义。本论文关注和研究的是醇类小分子溶剂对植物甾醇表面活性剂聚集行为的影响。借助现代分析测试手段,如表面张力、偏光显微镜(POM)、冷冻蚀刻透射电镜(FF-TEM)、小角X射线散射(SAXS)、红外光谱(FT-IR)和流变学等实验方法,系统研究了此类表面活性剂在醇类溶剂中构建的有序分子聚集体的结构及性能；考察了溶剂分子中羟基数目及相对位置对聚集过程的影响,并通过理论优化和计算的方法对其聚集行为存在差异的合理性和正确性予以验证,进而分析其形成机理。论文的结构安排及研究内容主要包括以下几个部分：第一部分为当前研究工作的背景介绍,简要简介了表面活性剂的相关知识,包括表面活性剂的基本结构、性质及其在溶液中的弱相互作用力；重点对表面活性剂在溶液中构建有序聚集体的结构、性质以及形成规律进行了总结；综述了含甾体结构表面活性剂的研究现状,对其在水、离子液体及有机溶剂体系中的聚集规律进行了分析总结,为本论文的研究工作提供理论依据和支持。第二部分内容是以丙三醇为溶剂,研究了短链植物甾醇表面活性剂BPS-5和BPS-10的聚集行为。并与已报道的水及离子液体体系进行对比,分析了不同体系中相行为的差异性。得到的主要结论如下：(1)BPS-5和BPS-10在丙三醇中均得到了胶束相,并且其CMC值介于水和离子液体中的数值之间,说明丙三醇比离子液体具有更强的聚集能力。这主要归因于丙三醇分子的结构特征,即可以形成与水和EAN中相似的氢键网络结构。(2)随着表面活性剂浓度的增加,BPS-5和BPS-10在丙三醇中均形成了层状相(Lα)溶致液晶。而且与水和离子液体体系相比,在丙三醇溶剂中只形成了层状相液晶；并且浓度在70%左右时,出现了排列方式不同的两种层状相液晶结构。分析表明,这是由亲溶剂EO链与溶剂分子之间的相互作用差异引起的。本研究拓展了植物甾醇表面活性剂在醇类溶剂中的聚集行为,在丙三醇中形成了层状聚集结构,并且与其它体系相比较,形成液晶相的浓度范围增大,这主要是由于丙三醇分子具有较强的氢键网络结构及更长的氢键寿命。第三部分研究内容是进一步考察溶剂分子结构对表面活性剂聚集行为的影响,选择了与丙三醇具有相同碳原子个数,但羟基数目和相对位置不同的醇溶剂——丙二醇、正丙醇和异丙醇为溶剂,继续考察溶剂分子结构对短链植物甾醇表面活性剂聚集行为的影响。主要结论如下：(1)在丙二醇中,BPS-n可以自组装成胶束相、囊泡相及溶致液晶相。但与丙三醇体系相比,丙二醇的Gordon参数较小,自身有序性降低,不利于聚集体的形成,因而BPS-n在丙二醇中的CMC明显增大；此外,BPS-5在丙二醇中形成的聚集体具有较大的亲溶剂头基占据面积,更易于形成曲率较大的聚集结构,因此得到了在丙三醇中无法形成的囊泡相聚集体。在丙二醇中也形成了类似于丙三醇中的两种层状相。(2)在含有一个羟基的丙醇溶剂中,由于自身形成氢键网络的能力较差,溶剂分子之间作用较弱而使其具有一定的自由度,可以渗透到聚集体的栅栏层中,导致聚集体的破坏,所以在正丙醇和异丙醇中并没有得到胶束相。而在高浓度下形成了单一的层状相溶致液晶,且仔细对比发现其结构类似于丙二醇和丙三醇中的规整层状相,这主要是因为在丙醇溶剂中甾环之间的疏溶剂相互作用始终是聚集体形成的主要驱动力。(3)随着羟基数目的减小,形成液晶相的浓度范围逐渐减小,这是由于从丙三醇到丙二醇到正丙醇和异丙醇,醇类分子形成氢键的能力减弱,从而对BPS-n的聚集能力减弱。通过理论模拟对这四种醇溶剂与BPS-n之间形成氢键的强弱进行了计算,结果显示形成氢键键能的大小顺序为：丙三醇>丙二醇>正丙醇>异丙醇,验证了实验结果的正确性。这一部分工作不仅比较了羟基数目对聚集过程的影响,还考察了羟基相对位置对有序分子聚集体造成的差异性；初步获得了在丙醇系列中甾醇表面活性剂聚集过程的规律,是对此类表面活性剂在醇类溶剂中聚集行为的有力补充。第四部分内容则选择了具有较高内聚能密度及氢键网络结构的乙二醇作为溶剂,继续拓展甾醇表面活性剂在醇类溶剂中的聚集行为研究,并着重与含三个碳的多羟基醇溶剂中的聚集行为进行对比,结果表明：(1)BPS-n(n=5,10)在含有多个羟基的丙三醇、丙二醇及乙二醇中均得到了胶束相。在乙二醇中的CMC值高于丙三醇而低于丙二醇中的数值,这是由于乙二醇的Gordon参数比丙三醇小而比丙二醇大的缘故。通过计算胶束相形成的热力学参数,发现BPS-10在丙二醇和丙三醇中胶束形成的过程为焓驱动过程；而在乙二醇中低温下为熵驱动,高温下为焓驱动。这归因于乙二醇特殊的结构特点,使其在低温下与EO链之间亲溶剂作用更强。通过理论计算对此进行了验证。(2)通过对比分析,低浓度下BPS-n在乙二醇和丙二醇中均得到了囊泡相,而丙三醇中出现了分层现象。这是因为三种醇溶剂的氢键网络结构不同,形成氢键强弱不同,导致在溶剂中形成界面层时最小占据面积不同,从而形成曲率不同的聚集体。(3)高浓度下BPS-n在不同醇类溶剂中均得到了层状溶致液晶相,这主要是由于在高浓度下聚集体形成的主要驱动力是甾环之间的疏溶剂相互作用,因此聚集体结构不随溶剂种类的改变而变化。本部分工作主要研究了BPS-n在乙二醇中的聚集行为,得到了不同的有序分子聚集体,并且发现在低浓度时与丙二醇中的聚集行为相似,在高浓度时则与丙三醇中相似。此研究结果进一步丰富了含甾体结构表面活性剂在醇类溶剂中的聚集行为。本论文的研究工作不仅丰富了植物甾醇表面活性剂在醇溶剂中的聚集行为,考察了溶剂结构及物化性质对有序分子聚集体的影响；还为含聚氧乙烯链非离子型表面活性剂在有机溶液中聚集行为的研究提供了有价值的参考。