氢化松香基季铵盐表面活性剂的微波合成及其阳离子中性施胶剂制备与应用

论文摘要

采用微波法进行氢化松香基季铵盐表面活性剂合成的研究,比较了微波辐射法与常规加热法对合成反应的影响,表征了产物的结构和表面特性,并进行了氢化松香基季铵盐表面活性剂与非离子表面活性剂复配制备阳离子氢化松香施胶剂的研究,探讨了该中性施胶剂的应用效果。主要的工作和实验结果如下：以氢化松香、环氧氯丙烷和三乙胺为原料,采用微波辐射法一步合成了氢化松香基单子季铵盐表面活性剂（单季铵盐）；以氢化松香、环氧氯丙烷和四甲基乙二胺为原料,采用微波辐射法分两步合成了氢化松香基双子季铵盐表面活性剂（双季铵盐）。通过单因素实验考察了反应时间、微波功率、反应温度和摩尔比因素对单季铵盐酯化率的影响,获得适宜合成条件为反应时间75min,微波功率500W,反应温度80℃,摩尔比1：1：1,通过正交实验和单因素实验获得了双季铵盐的适宜合成条件为中间体与四甲基乙二胺的摩尔比3：1,微波功率550W,反应温度90℃,反应时间1.5h,并与常规加热法作对比,发现微波辐射法较常规加热法能改善反应条件,显著缩短反应时间。对微波合成产物进行FT-IR结构表征,并测定了这2种表面活性剂的临界胶束浓度（CMC）、表面张力（γCMC）、乳化性能、泡沫性能、Krafft点和HLB值等表面特性。发现所合成的2种表面活性剂的临界胶束浓度（CMC）分别为9.83×10-4和6.32×10-4mol·L-1,均达到10-4数量级以下；表面张力分别为35.7和34.1mN·m-1。研究获得了组成为单季铵盐-司班60-吐温80、HLB值为14的复配乳化剂,由此制备获得的阳离子氢化松香施胶剂（CRS-01）平均粒径为537nm,Zeta电位为+20.9mV；获得了组成为双季铵盐-司班60-曲拉通X-100、HLB值为14的复配乳化剂,由此制备获得的阳离子氢化松香施胶剂（CRS-02）平均粒径为615nm,Zeta电位为+23.4mV。采用逆向施胶,通过正交实验研究2种阳离子氢化松香施胶剂在pH值7.0～8.5范围内的施胶性能,发现均可以满足中性施胶要求。其中,CRS-01应用于漂白桉木浆施胶实验,施胶度达171s；CRS-02应用于漂白甘蔗渣浆施胶实验,施胶度达109s。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 松香基季铵盐表面活性剂的研究进展
• 1.3 微波技术在松香基季铵盐表面活性剂合成中的应用现状
• 1.4 松香施胶剂的发展历程
• 1.5 中性施胶剂的研究进展
• 1.6 研究目的、意义与主要研究内容
• 1.6.1 研究的目的与意义
• 1.6.2 主要研究内容
• 1.6.3 研究的技术路线
• 第二章 氢化松香基单子季铵盐表面活性剂的微波合成及其特性
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 主要仪器设备与原料试剂
• 2.1.2 合成路线
• 2.1.3 合成方法
• 2.1.4 产物结构与表面特性的表征
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 微波辐射法合成条件的研究
• 2.2.2 微波辐射法与常规加热法合成的比较
• 2.2.3 合成产物的红外光谱分析
• 2.2.4 产物的表面特性测定
• 2.3 小结
• 第三章 氢化松香基双子季铵盐表面活性剂的微波合成及其特性
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 主要仪器设备与原料试剂
• 3.1.2 合成路线
• 3.1.3 合成方法
• 3.1.4 产物结构和表面特性的表征
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 中间体合成条件的研究
• 3.2.2 微波辐射法与常规加热法合成中间体的比较
• 3.2.3 中间体的红外光谱分析
• 3.2.4 微波辐射法合成产物的条件
• 3.2.5 产物的红外光谱分析
• 3.2.6 产物的表面特性测定
• 3.3 小结
• 第四章 阳离子中性氢化松香施胶剂的制备研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 主要仪器设备与原料试剂
• 4.1.2 施胶剂的制备方法
• 4.1.3 乳化剂的选择方法
• 4.1.4 施胶剂性能的测定方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 施胶剂制备的原料分析
• 4.2.2 HLB值的选择
• 4.2.3 乳化剂组分的选择
• 4.2.4 复配乳化剂用量的选择
• 4.2.5 稳定剂的选择
• 4.2.6 验证性实验与施胶剂性能表征
• 4.3 小结
• 第五章 阳离子中性氢化松香施胶剂的应用
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 主要仪器设备与原料试剂
• 5.1.2 纸样的制备方法
• 5.1.3 施胶度的测定方法
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 施胶剂与浆料种类的选择
• 5.2.2 CRS-01施胶剂的应用效果
• 5.2.3 CRS-02施胶剂的应用效果
• 5.3 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录