新型三联季铵盐表面活性剂的合成、性能研究

论文摘要

本论文研究了新型三联季铵盐型阳离子表面活性剂（Ⅲ-12-4）的合成、表面化学性能、应用性能、复配体系和盐溶液体系的性能和电化学性能。以环氧氯丙烷、叔胺、甘油为主要原料,水为溶剂,经过开环、季铵化反应,合成了Ⅲ-12-4,得率为86.9%;并运用红外、质谱和元素分析对其进行结构表征,两相滴定法测得活性物含量为98.84%。Ⅲ-12-4结构式为:吊环法测得Ⅲ-12-4的临界胶束浓度（cmc）和临界表面张力（γcmc）分别为1.499×10-4mol/L和33.68 mN/m。计算得最大吸附量（Γmax）=1.37×10-10mol/m2,最小吸附面积（Amin）=1.91 nm2,表现出良好的表面化学性质。同时,Ⅲ-12-4泡沫丰富细腻,稳泡性好,乳状液稳定,具有优良的润湿能力、增溶能力,并且克拉夫特点在0℃以下。通过表面张力的测定研究了其与十二烷基硫酸钠（SDS）复配的表面化学性质。结果表明,复配体系与单一体系相比,具有更低的cmc和降低表面张力的效能,表现出协同效应。当n（Ⅲ-12-4）:n（SDS）=3:7时,复配体系的γcmc和cmc分别为16.95mN/m和1.33×10-5mol/L,并且胶束聚集数只有SDS的1/6,混合胶束结构紧密,微极性降低。采用滴体积法测定表面张力,分别研究了Ⅲ-12-4在不同温度（298.0318.0K）和不同反离子（NaX）下,以及在不同温度（298.0～318.0K）和不同NaCl浓度下的表面化学性能、热力学性能,结果表明:随温度升高,Ⅲ-12-4溶液cmc呈先降低后增大趋势,Γmax降低,Amin增大。随温度升高和反离子粒径减小,cmc从8.09×10-5mol/L降至5.52×10-5mol/L,Γmax从1.80×10-10 mol/m2增至2.74×10-10mol/m2。同时cmc随温度升高和NaCl浓度增大从15.01×10-5mol·L-1降至3.63×10-5mol·L-1,但γcmc基本都不受影响。两种情况下,胶束形成自由能负值都增大,则盐溶液体系的胶束形成过程主要是熵驱动过程。初步研究了电化学性能,结果显示:Ⅲ-12-4对电极反应有抑制作用,加入后峰电流减小。同时,Ⅲ-12-4浓度在1倍cmc之内,则峰电流与浓度成正比。Ⅲ-12-4/SDS复配比为3:7时,氧化还原峰电流最小,抑制作用最强,此时界面层吸附密度达到最大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 低聚表面活性剂的研究进展
• 1.2.1 低聚表面活性剂的简介
• 1.2.2 低聚表面活性剂的合成进展
• 1.2.3 低聚季铵盐型阳离子表面活性剂的发展趋势
• 1.3 低聚表面活性剂的性能
• 1.3.1 低聚表面活性剂的表面化学性能
• 1.3.2 低聚表面活性剂的复配性能
• 1.3.3 低聚表面活性剂在水溶液中的聚集行为
• 1.3.4 低聚季铵盐型阳离子表面活性剂的应用性能
• 1.4 低聚表面活性剂的应用
• 1.5 立题依据
• 第二章 三联季铵盐表面活性剂的合成和性能
• 2.1 三联季铵盐表面活性剂的合成
• 2.1.1 合成的主要试剂与仪器
• 2.1.2 合成原理
• 2.1.3 合成方法
• 2.1.4 Ⅲ-12-4 的分析
• 2.1.5 Ⅲ-12-4 活性物含量的测定
• 2.1.6 合成产物的表征
• 2.1.7 产物的含量
• 2.2 表面化学性能的研究
• 2.2.1 表面张力测定方法
• 2.2.2 产物的表面化学性质
• 2.3 应用性能的研究
• 2.3.1 测定方法
• 2.3.2 测定结果
• 2.4 小结
• 第三章 三联季铵盐表面活性剂复配体系研究
• 3.1 Ⅲ-12-4 与SDS 复配体系表面化学性质研究
• 3.1.1 实验部分
• 3.1.2 结果与讨论
• 3.1.3 小结
• 3.2 Ⅲ-12-4 与SDS 复配溶液分子有序聚集体的研究
• 3.2.1 实验部分
• 3.2.2 结果与讨论
• 3.2.3 小结
• 第四章 三联季铵盐表面活性剂溶液的盐效应及胶束热力学性质
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 主要试剂与仪器
• 4.1.2 表面张力的测定
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 反离子对Ⅲ-12-4 溶液表面张力的影响
• 4.2.2 Ⅲ-12-4 溶液的表面化学性质
• 4.2.3 Ⅲ-12-4 溶液的胶束化热力学函数的计算
• 4.2.4 小结
• 第五章 三联季铵盐表面活性剂对铂电极电化学性能的影响
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 主要试剂与仪器
• 5.1.2 实验溶液的配制
• 5.1.3 实验方法
• 5.1.4 基本原理
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 扫描速度的影响
• 5.2.2 表面活性剂的影响
• 5.2.3 pH 值的影响
• 5.3 小结
• 第六章 总论
• 6.1 合成及表征
• 6.2 表面性能研究
• 6.3 复配体系的性能研究
• 6.4 盐溶液体系的性能研究
• 6.5 对铂电极电化学性能的研究
• 致谢
• 参考文献
• 硕士阶段发表论文清单