[科普中国]-离子型胶束

离子型胶束(ionic micelle)是指在离子型表面活性剂作用下形成的胶束。离子型表面活性剂分为阳(正)离子型、阴(负)离子型表面活性剂和两性表面活性剂。当离子型表面活性剂浓度达到临界胶束浓度时，就形成离子型胶束。高分子合成的乳液聚合中，常利用离子型胶束使不溶于水的单体在水中溶解度增大，并形成稳定乳液分散体系。1

离子型胶束的结构胶束的基本结构包括两大部分：内核和外层。在水溶液中胶束的内核由彼此结合的疏水基构成，形成胶束水溶液中的非极性微区。胶束内核与溶液之间为水化的表面活性剂极性基构成的外层。离子型表面活性剂胶束的外层包括由表面活性剂离子的带电基团、电性结合的反离子及水化水组成的固定层，和由反离子在溶剂中扩散分布形成的扩散层。下图是表面活性剂胶束基本结构示意图。

实际上，在胶束内核与极性基构成的外层之间还存在一个由处于水环境中的CH2基团构成的栅栏层。两亲分子在非水溶液中也会形成聚集体。这时亲水基构成内核，疏水基构成外层，叫做反胶束。

胶束的形态胶束有不同形态：球状、椭球状、扁球状、棒状、层状等。

通常，在简单的表面活性剂溶液中，CMC附近形成的多为球形胶束。溶液浓度达到10倍CMC附近或更高时，胶束形态趋于不对称，变为椭球、扁球或棒状。有时形成层状胶束。近期研究认为胶束形态取决于表面活性剂的几何形状，特别是亲水基和疏水基在溶液中各自横截面积的相对大小。一些有用的规律是：

(1)具有较小头基的分子，例如带有两个疏水尾巴的表面活性剂，易于形成反胶束或层状胶束；

(2)具有单链疏水基和较大头基的分子或离子，易于形成球形胶束。

(3)具有单链疏水基和较小头基的分子或离子，易于形成棒状胶束。

(4)加电解质于离子型表面活性剂水溶液中将促使棒状胶束的形成。应该强调的是，胶束溶液是一个平衡体系，各种聚集形态之间及它们与单体之问存在着动态平衡。因此，所谓某一胶束溶液中胶束的形态只能是它的主要形态或平均形态。另外。胶束中的表面活性剂分子或离子与溶液中的单体交换速度很快，所需时问大约在1～10μs之内。这种交换是一个一个CH2进行的。因此，胶束表面是不平整、不停地活动的。

(5)胶束大小的量度是胶束聚集数，即缔合成一个胶束的表面活性剂分子(或离子)的平均数。常用光散射方法测定胶束聚集数。其原理是应用光散射法测出胶束的“相对分子质量”—胶束量，再除以表面活性剂的相对分子质量得到胶束的聚集数。2

离子型胶束中的增溶碳氢链链长的影响，在同系的表面活性剂中，碳氢链越长，其胶束行为出现的浓度越小，增溶能力越大。

对于极性被增溶物，如长链醇、硫醇等，在离子型胶束中的增溶来说，因极性物质并不溶于胶束内部，仅插入胶束表面，处于表面活性剂的极性或离子端的同一平面上，所以被增溶物分子旋转、卷曲受到很大的阻碍。可以说，增溶作用主要受被增溶物分子的碳氢链长所制约，当被增溶物的碳氢链长与表面活性剂的碳氢链长接近时，增溶作用能力小；当被增溶物的碳氢链长大于增溶剂的链长时，穿透胶束“栅栏”相当困难，增溶作用非常小。3

本词条内容贡献者为:

李雪梅 - 副教授 - 西南大学