Gemini表面活性剂的合成与性能研究

论文摘要

以二甲基丙二胺与十二酸反应得到十二烷基酰胺基叔胺,再制成盐酸盐,共同和环氧氯丙烷在水溶剂中合成了含酰胺基Gemini型阳离子表面活性剂,1,3-双-[2-（十二烷基酰胺基）丙基二甲基铵基]-2-羟基丙烷二氯化合物。十二烷基酰胺基叔胺的得率达到了96%,其盐酸盐的得率达到了96%。对影响这一季铵化反应的主要因素进行了初步探讨,结果表明在5mL水中,80℃等摩尔反应6 h,总固体中含酰胺基Gemini型阳离子表面活性剂的质量分数可达到98%。文中还研究了酰胺基叔胺盐酸盐及含酰胺基Gemini表面活性剂对环氧氯丙烷、酰胺基叔胺及其混合物的增溶作用,表明在上述条件下季铵化反应能够一直在胶束增溶体系中进行,因此缩短了反应时间,不再需要有机溶剂。采用相同的方法的得到了1,3-双-[2-（十四烷基酰胺基）丙基二甲基铵基]-2-羟基丙烷二氯化合物,1,3-双-[2-（十六烷基酰胺基）丙基二甲基铵基]-2-羟基丙烷二氯化合物和1,3-双-[2-（十八烷基酰胺基）丙基二甲基铵基]-2-羟基丙烷二氯化合物的反应条件,总固体中的质量分数均达到98%以上。采用红外、质谱、元素分析、核磁共振进行了结构表征,并测定了阳离子表面活性剂表面化学性能。结果表明,真空干燥后含酰胺基Gemini阳离子表面活性剂的质量分数大于98%,四种酰胺基Gemini阳离子表面活性剂均具有很强的表面吸附和胶束生成能力,随着脂肪碳链长度由12增加到18,cmc逐渐减小,cmc/c20逐渐增加,Krafft点也有升高的趋势。饱和吸附量Γ∞均大于0,表明溶质在界面相的浓度大于其在体相的浓度。最大吸附量随温度的升高而降低。随着脂肪碳链长度由12增加到18,疏水作用增强,胶团越易形成。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 Gemini 型表面活性剂介绍
• 1.3 Gemini 表面活性剂现状介绍
• 1.4 Gemini 表面活性剂的结构特点及优良特性
• 1.4.1 Gemini 表面活性剂结构特点
• 1.4.2 Gemini 表面活性剂的优良特性
• 1.4.3 Gemini 表面活性剂和普通表面活性剂协同效应
• 1.4.4 Gemini 表面活性剂在界面上的行为
• 1.5 Gemini 表面活性剂的微观形态
• 1.6 Gemini 表面活性剂的特殊分子空间结构
• 1.7 季铵盐型Gemini 表面活性剂
• 1.7.1 季铵盐型Gemini 表面活性剂的合成研究
• 1.7.2 季铵盐型Gemini 表面活性剂的应用性能
• 1.8 小结
• 1.9 本文的研究内容
• 第二章 酰胺基叔胺及其盐酸盐的合成
• 2.1 前言
• 2.2 实验材料和方法
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 实验方法
• 2.2.4 脂肪酸转化率的测定
• 2.3 酰胺合成条件的讨论
• 2.3.1 反应时间的影响
• 2.3.2 溶剂体积的影响
• 2.3.3 反应物量比的影响
• 2.3.4 反应温度的影响
• 2.3.5 催化剂浓度的影响
• 2.4 盐酸盐合成条件的讨论
• 2.4.1 反应时间的影响
• 2.4.2 溶剂体积对反应的影响
• 2.4.3 温度对反应的影响
• 2.5 合成产物的分析
• 2.5.1 合成产物的红外光谱分析
• 2.5.2 合成产物的质谱光谱分析
• 2.6 结论
• 第三章 Gemini 表面活性剂的合成与表征
• 3.1 前言
• 3.2 实验材料和方法
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 确定反应物投料比
• 3.3.2 酰胺用量对反应的影响
• 3.3.3 盐酸盐用量对反应的影响
• 3.3.4 反应温度的影响
• 3.3.5 反应时间的影响
• 3.3.6 扩大实验
• 3.3.7 Gemini 表面活性剂的增溶作用
• 3.3.8 Gemini 表面活性剂的提纯
• 3.3.9 Gemini 表面活性剂的结构表征
• 3.4 结论
• 第四章 Gemini 表面活性剂的性能研究
• 4.1 前言
• 4.2 材料和方法
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 滴体积法测表面张力的原理
• 4.2.3 表面张力的测定
• 4.2.4 饱和吸附量计算
• 4.2.5 克拉夫点的测定
• 4.2.6 胶团化热力学计算
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 Gemini 表面活性剂的物理性质
• 4.3.2 Gemini 表面活性剂的表面张力γ和表面活性剂浓度的曲线图
• 4.3.3 温度对Gemini 表面活性剂的cmc、γcmc、c20、cmc/c20 的影响
• 4.3.4 cmc、γcmc、c20、cmc/c20 与碳数的关系
• 4.3.5 饱和吸附量
• 4.3.6 不同碳数Gemini 表面活性剂的克拉夫点的比较
• 4.3.7 热力学计算
• 4.4 结论
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文