论文题目: 含硼表面活性剂的合成、性质及应用研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 应用化学
作者: 李斌栋
导师: 吕春绪
关键词: 硼酸酯,合成,表面张力,临界胶团浓度,抗静电,催化
文献来源: 南京理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: N-烷基硼酸二乙醇胺酯（NxB）和酰胺硼酸二乙醇胺酯（NxOB）表面活性剂是含硼特种表面活性剂。它们将长碳链通过N烷基化和酰化联接在一起的一类含硼表面活性剂，由于是含四配位硼氧杂环结构的表面活性剂和结合长碳链的基本性质从而极大的提高了表面活性。 本文以脂肪酸，脂肪醇，二乙醇胺，硼酸等为主要原料，经过酰化、卤代、酯化、烷基化等经典反应合成了本论文的目的产物，即硼螺环结构化合物。并探讨了各步反应的条件及收率影响。 测定了该系列含硼表面活性剂的基本性质，如溶解性，乳化力，亲水亲油平衡值（HLB）等。研究了该系列表面活性剂的水解稳定性，考察了其水溶液在不同pH值和不同温度下该系列化合物的临界胶团浓度的变化和表面张力的变化，研究了含硼表面活性剂与离子表面活性剂的复配性能。并计算了混合胶团的组成及正负离子表面活性剂的相互作用参数，用量子化学方法计算了NxB和NxOB的结构性能规律。 为了探讨该系列含硼表面活性剂的应用性能，论文主要对该表面活性剂的作为离子液体的催化、相转移催化剂和抗静电剂进行了考察。首先作为离子液体催化合成了2-羟基-4正辛氧基二苯甲酮和作为相转移催化剂合成了2-羟基-4甲氧基二苯甲酮。探讨了其动力学性能，考察了添加于聚丙烯（PP）材料中的表面电阻。并探讨了其抗静电的机理。主要工作和实验结果如下： 1、采用PCl3为酰化剂，合成了脂肪酰氯，并采用通入干燥的HBr气体合成了溴代烷，同时讨论了其反应条件及反应物的影响。 2、合成了硼酸二乙醇胺酯（NB）、NxB和NxOB系列产品，并确定了最佳反应条件，用FTIR、1H-NMR对其结构进行了鉴定。 3、测定了NxB和NxOB基本性质，表明NxB和NxOB在极性溶剂中有较好的溶解度，对有机物都有良好的乳化能力，通过戴维斯方法计算的HLB值与溶度法测得的基本一致，并且在中性和碱性条件下NxB和NxOB系列的表面张力最佳。 4、25℃，NxB系列都有较低的表面张力，并随碳原子数的增加而最低表面张力下降。N12B比同碳原子数的十二烷基苯磺酸钠（LAS）的最低表面张力34.5mN／m低，且临界胶束浓度为4.1×10-5mol／L，也比LAS低，且随着NaCl浓度的增加而略有下降，比较N12B和N16B，由于C16疏水基的异构体使N12B的临界胶束浓度（cmc）和临界胶束浓度时的表面张力(γcmc)都低，由于增加了亲水基团使得N12OB和N16OB的表面张力和临界胶束浓度都要高于N12B和N16B。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 含硼表面活性剂的发展及应用
1.1.1 硼精细化工的发展
1.1.2 含硼表面活性剂的合成及应用
1.2 本文研究的思想、目的及意义
1.3 本文的研究内容
参考文献：
2.四螺环硼酸酯表面活性剂的合成
2.1 脂肪酰氯的合成
2.1.1 仪器及试剂
2.1.2 实验
2.1.3 结果与讨论
2.2 溴代烷的合成
2.2.1 仪器及试剂
2.2.2 实验
2.2.3 结果与讨论
2.3 硼酸二乙醇胺酯的合成
2.3.1 仪器和试剂
2.3.2 硼酸二乙醇胺酯的合成
2.3.3 结果与讨论
2.4 N-烷基硼酸二乙醇胺酯的合成
2.4.1 仪器及试剂
2.4.2 N-烷基硼酸二乙醇胺酯的合成
2.4.3 结果与讨论
2.5 酰胺硼酸二乙醇胺酯的合成
2.5.1 仪器及试剂：
2.5.2 实验
2.5.3 结果与讨论
2.6 本章小结
参考文献
3 四螺环硼酸酯表面活性剂的表面活性研究
3.1 表面活性剂的基本性质
3.1.1 溶解性
3.1.2 乳化力及亲水亲油平衡值(HLB)的测定
3.2 表面活性剂溶液的表面张力和临界胶束浓度
3.2.1 表面张力的测定
3.2.2 无机盐及PH值的影响
3.3 表面活性剂结构特征研究
3.4 表面活性剂溶液的稳定性研究
3.5 本章小结
参考文献
4 硼酸酯表面活性剂水溶液胶团化热力学行为
4.1 温度的影响
4.2 胶团溶液热力学研究
4.3 本章小结
参考文献
5 复配协同效应研究
5.1 复配协同效应及胶团参数
5.1.1 复配效应
5.1.2 N_xB表面活性剂混合胶团的组成及相互作用参数
5.2 N_(12)B-LAS和N_(16)B-LAS混合水溶液的cmc和γ_(cmc)的测定
5.2.1 主要仪器和试剂
5.2.2 cmc和γ_(cmc)的测定
5.3 N_(12)B-CTAB和N_(16)B-CTAB混合水溶液的cmc和γ_(cmc)的测定
5.3.1 主要仪器和试剂
5.3.2 cmc和γ_(cmc)的测定
5.4 混合表面活性剂复配协同效应分析
5.5 本章小结
参考文献：
6 硼酸酯的应用研究
6.1 作为离子液体应用于合成2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮
6.1.1 实验
6.1.2 结果与讨论
6.2 相转移催化剂的应用
6.2.1 实验
6.2.2 结果与讨论
6.3 硼酸酯的抗静电研究
6.3.1 抗静电机理
6.3.2 实验及设备仪器
6.3.3 抗静电
6.3.4 流变试验
6.3.5 压制试验
6.4 结果与讨论
6.4.1 抗静电剂对PP塑化性能的影响
6.4.2 抗静电剂对PP表面电阻的影响
6.5 本章小结
参考文献：
7.N_xB系列和N_xOB系列结构性能的量子化学计算
7.1 计算方法
7.2 结构与讨论
7.2.1 优化构型
7.2.2 热力学性质及轨道能级
7.2.3 硼螺环结构特征主要原子的电荷分布
7.2.4 NxB和N_(12)OB的红外光谱比较
7.3 本章小结
参考文献：
结束语
致谢
附：作者在攻读博士学位期间所发表的论文
发布时间: 2006-12-06
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