无联接链阴离子Gemini表面活性剂的设计合成及性质研究

论文摘要

联接链对于构造不同的Gemini表面活性剂起到至关重要的作用。但随着联接链的消失，头基间的距离被大大缩短，性质上也会发生变化。目前，无联接链方面的报道研究很少。本论文设计出三类不同的无联接键阴离子Gemini表面活性剂，并对它们进行了研究：1.本实验采用了先把联接基团和疏水链连接起来，再加上亲水基团的办法，合成了一类疏水链为烷基的无联接链Gemini硫酸酯盐，一类疏水链含羧酸酯的无联接链Gemini硫酸酯盐，和一类疏水链含羧酸酯的无联接链Gemini羧酸酯盐。并且，所有合成的产品经红外光谱、1H核磁共振分析和元素分析表征，证明是目标产物。2.对于疏水链为烷基的无联接链Gemini硫酸酯盐，n=12和n=14时的CMC值分别为0.079mM和0.018mM，而它们对应的单链表面活性剂的CMC值分别为33mM，8.7mM，Gemini比单链表面活性剂要小23个数量级，说明此类无联接链Gemini表面活性剂胶束生成能力大大强于对应的普通单链表面活性剂。同时，n=11时的CMC值比n=9要小，说明链长的增加有助于生成胶束。3.对于疏水链含羧酸酯的无联接链Gemini硫酸酯盐，n=9和n=11时对应的γcmc值分别为38.97mN·m1和38.30mN·m1，说明随着碳链的增长，这类Gemini表面活性剂降低表面张力的能力有所增强。4.对于疏水链含羧酸酯的无联接链Gemini羧酸酯盐，n=10,12,14时的CMC值分别为0.046mM，0.044mM，0.042mM，而它们对应的单链表面活性剂的CMC值分别为20.8mM，4.3mM，0.9mM，Gemini比单链表面活性剂要小13个数量级，说明此类无联接链Gemini表面活性剂比它们对应的普通单链表面活性剂的胶束生成能力大大增强。同时，随着碳链的增长，这类Gemini表面活性剂胶束生成能力略有增强。5.通过对C12TABr/d-C12CS混合溶液流变性质和蠕虫状胶束性质研究可以得知，相反电荷的阳离子表面活性剂C12TABr能诱导阴离子Gemini表面活性剂d-C12CS形成蠕虫状胶束。当C12TABr和d-C12CS的摩尔比为0.25时，此时该混合溶液具有粘弹性Maxwell流体的特性，零剪切粘度达到最大值，约为600Pa s，这个值相当于5倍的单组分d-C12CS的零剪切粘度。在这个混合体系里，所形成的最长的蠕虫状胶束估计为0.45-0.85μm。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 表面活性剂
• 1.1.1 表面活性剂的分子结构
• 1.1.2 表面活性剂分类
• 1.1.3 表面活性剂溶液性质
• 1.2 Gemini 表面活性剂
• 1.2.1 Gemini 表面活性剂的分子结构，发展历程及特殊性质
• 1.2.2 Gemini 表面活性剂的分类
• 1.2.2.1 阳离子型 Gemini 表面活性剂
• 1.2.2.2 阴离子型 Gemini 表面活性剂
• 1.2.2.3 两性 Gemini 表面活性剂
• 1.2.2.4 非离子型 Gemini 表面活性剂
• 1.3 阴离子 Gemini 表面活性剂的合成研究现况
• 1.3.1 磷酸酯盐型 Gemini 表面活性剂
• 1.3.2 磺酸盐型 Gemini 表面活性剂
• 1.3.3 硫酸酯盐型 Gemini 表面活性剂
• 1.4 无联接链阴离子 Gemini 表面活性剂的研究现况
• 1.5 选题依据
• 第二章 合成路线设计
• 2.1 阴离子 Gemini 表面活性剂的合成思路：
• 2.2 无联接链硫酸酯盐 Gemini 表面活性剂Ⅱ的合成路线
• 2.3 无联接链硫酸酯盐 Gemini 表面活性剂Ⅵ的合成路线
• 2.4 无联接链羧酸酯盐 Gemini 表面活性剂Ⅸ的合成路线
• 2.5 关于合成路线的一些评价
• 第三章 目标化合物的合成、分离提纯及表征
• 3.1 试剂及仪器
• 3.1.1 实验试剂
• 3.1.2 实验仪器
• 3.2 目标化合物的合成
• 3.2.1 原料的预处理
• 3.2.2 产物的检测和提纯
• 3.2.2.1 薄层色谱分析（TLC）―检测反应进程
• 3.2.2.2 重结晶
• 3.2.2.3 柱色谱分离
• 3.2.3 无联接链硫酸酯盐 Gemini 表面活性剂Ⅱ的合成
• 3.2.3.1 化合物Ⅰ的制备
• 3.2.3.2 化合物Ⅱ的制备
• 3.2.4 无联接链硫酸酯盐 Gemini 表面活性剂Ⅵ的合成
• 3.2.4.1 化合物Ⅲ的制备
• 3.2.4.2 化合物Ⅳ的制备
• 3.2.4.3 化合物Ⅴ的制备
• 3.2.4.4 化合物Ⅵ的制备
• 3.2.5 无联接链羧酸酯盐 Gemini 表面活性剂Ⅸ的合成路线
• 3.2.5.1 化合物Ⅶ的制备
• 3.2.5.2 化合物Ⅷ的制备
• 3.2.5.3 化合物Ⅸ的制备
• 3.3 结构表征
• 3.3.1 无联接链硫酸酯盐 Gemini 表面活性剂Ⅱ的结构表征
• 3.3.1.1 终产品Ⅱ的红外光谱数据
• 3.3.1.2 终产品Ⅱ的1H-NMR 谱数据
• 3.3.1.3 终产品Ⅱ的元素分析数据
• 3.3.2 无联接链硫酸酯盐 Gemini 表面活性剂Ⅵ的结构表征
• 3.3.2.1 终产品Ⅵ的红外光谱数据
• 3.3.2.2 终产品Ⅵ的1H-NMR 谱数据
• 3.3.2.3 终产品Ⅵ的元素分析数据
• 3.3.3 无联接链羧酸酯盐 Gemini 表面活性剂Ⅸ的结构表征
• 3.3.3.1 终产品Ⅸ的红外光谱数据
• 3.3.3.2 终产品Ⅸ的1H-NMR 谱数据
• 3.3.3.3 终产品Ⅸ的元素分析数据
• 3.4 关于实验的讨论
• 3.4.1 关于化合物Ⅱ的制备
• 3.4.2 关于化合物Ⅵ的制备
• 3.4.3 关于化合物Ⅸ的制备
• 第四章 无联接链的 Gemini 表面活性剂的性质研究
• 4.1 实验仪器及实验试剂
• 4.2 表面张力法测无联接链的 Gemini 表面活性剂的表面活性
• 4.2.1 测量方法
• 4.2.2 结果与讨论
• 4.2.2.1 无联接链的 Gemini 表面活性剂Ⅱa 和Ⅱb
• 4.2.2.2 无联接链的 Gemini 表面活性剂Ⅳa 和Ⅳb
• Ⅸc'>4.2.2.3 无联接链的 Gemini 表面活性剂Ⅸa^Ⅸc
• 4.3 混合水溶液的流变行为以及它的蠕虫状胶束性质
• 4.3.1 测量方法
• 4.3.2 结果与讨论
• 4.3.2.1 d-C12CS/C12TABr 混合水溶液的稳态粘度
• 4.3.2.2 d-C12CS/C12TABr 混合水溶液的动态剪切测量
• 4.3.2.3 d-C12CS/C12TABr 混合水溶液的蠕虫状胶束的长度
• 总结
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 个人概况
• 教育背景
• 在读期间已发表和录用论文