含氮杂环缩醛型阳离子表面活性剂的合成及性能研究

论文摘要

表面活性剂作为一种重要的功能材料,广泛应用于工业、农业、纺织、日化、医药等领域,每年全球的需求量在1500多万吨。然而表面活性剂在带给人们便利的同时,就像一把双刃剑一样,也在深深的危害着我们赖以生存的环境,每年因残存而排入江河湖海中的表面活性剂的量就不下几百吨,这些残存的表面活性剂严重地污染着自然环境。当今社会,随着人们生活水平的不断提高,人们对生活质量的要求也在不断地提高。因此人们对表面活性剂的要求己不仅仅是表面性能良好,同时也注重其是否环保,是否是一种绿色的表面活性剂。基于以上原因,本研究工作设计合成了一系列的缩醛可分解表面活性剂,并对其表面性能进行了初步研究。主要研究工作：（1）以醛、环氧溴丙烷、吡啶、苯并咪唑和二溴代烷烃为原料,分别合成了三种含吡啶环单阳离子表面活性剂2（a～c）和三种含咪哗环的单阳离子表面活性剂3（d～f）以及八种含咪唑环的双阳离子表面活性剂4（a～h）。同时对中间体2-己基-4-氯甲基-1,3-二氧杂环戊烷（1a）、1-[（2-己基-1,3-二氧杂环-4）甲基]-1-苯并咪唑（3a）和产物含咪唑环的双阳离子表面活性剂2a的合成条件如原料比、催化剂用量、溶剂、反应温度和时间等进行优化选择,得到了较佳的合成条件。（2）对所合成的表面活性剂的临界胶束浓度、Krafft点、乳化性、起泡性及泡沫稳定性进行测定。含吡啶环单阳离子表面活性剂2（a-c）和含咪唑环的单阳离子表面活性剂3（d～f）的临界胶束浓度都随着疏水链的增加而减小,其中2c、3f的临界胶束浓度分别为2.2×10-3 mol/L,1.2×10-3 mol/L,远远小于传统表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵（1.5×10-2mol/L）和十二烷基磺酸钠（8.6×10-3mol/L）的临界胶束浓度。2（a～c）和3（d～f）在室温下易溶于水,而且研究结果显示具有良好乳化性能和泡沫性能。含咪唑环的双阳离子表面活性剂4（e～f）在室温下水溶性较差,其性能正在作进一步的研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 表面活性剂简介
• 1.2 表面活性剂的分类
• 1.2.1 阴离子表面活性剂
• 1.2.2 阳离子表面活性剂
• 1.2.3 两性表面活性剂
• 1.2.4 非离子表面活性剂
• 1.3 可分解型表面活性剂的研究现状
• 1.3.1 缩醛型可分解表面活性剂
• 1.3.2 酯类表面活性剂
• 1.3.3 甜菜碱型表面活性剂
• 1.3.4 酰胺类表面活性剂
• 1.3.5 有机硅类的表面活性剂
• 1.3.6 紫外线不稳定表面活性剂
• 1.3.7 热裂解表面活性剂
• 1.3.8 臭氧裂解型表面活性剂
• 1.4 本论文的研究必要性及研究内容
• 1.4.1 研究必要性
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 可分解表面活性剂的合成
• 2.1 原理
• 2.1.1 缩醛原料的合成
• 2.1.2 单阳离子可分解表面活性剂的合成
• 2.1.3 双阳离子可分解表面活性剂的合成
• 2.2 实验仪器
• 2.3 实验试剂
• 2.4 实验操作
• 2.4.1 缩醛的制备
• 2.4.2 含吡啶环的单阳离子表面活性剂的合成
• 2.4.3 烷基缩醛苯并咪唑的合成
• 2.4.4 含苯并咪唑的单阳离子表面活性剂（3d-f）
• 2.4.5 含苯并咪唑的双阳离子表面活性剂（4a-h）
• 2.5 结果与讨论
• 2.5.1 化合物1a合成条件的选择
• 2.5.2 化合物2a合成条件的选择
• 2.5.3 化合物3c合成条件的选择
• 第三章 主要性能测试
• 3.1 基础理论
• 3.1.1 表面张力及现象
• 3.1.2 胶束的形成及结构
• 3.1.3 CMC的测定
• 3.1.4 Krafft点
• 3.1.5 乳化和起泡作用
• 3.1.6 可分解表面活性剂的分解
• 3.2 性能测试
• 3.2.1 临界胶束浓度
• 3.2.2 Krafft点
• 3.2.3 乳化性能
• 3.2.4 泡沫性能
• 3.2.5 水解性能
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 临界胶束浓度
• 3.3.2 Krafft点
• 3.3.3 乳化和泡沫性能
• 3.3.4 水解性能
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 附图
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 个人简介及联系方式