非对称Bola型表面活性剂合成及性能研究

论文摘要

Bola型表面活性剂,其结构特点是一个疏水部分连接两个亲水部分,作为一类新型的、具有特殊性能的表面活性剂,近十多年来引起了科研人员的广泛关注。而芳基烷基磺酸盐是一类很好的三次采油用表面活性剂,其合成以α-烯烃为原料,随着石油资源日益枯竭,α-烯烃价格昂贵。基于以上背景,本课题以可再生资源油酸替代α-烯烃为主要原料,在油酸分子上引入芳基,后磺化引入磺酸基,得到新型芳基油酸类的非对称Bola型表面活性剂。由于油酸价格低廉,并属于可再生资源,在可持续发展的意义上具有良好前景。此化合物的结构属于非对称Bola型表面活性剂,还和洗涤剂主要原料十二烷基苯磺酸盐结构相似,合成工艺类同,期待其具有良好的表面活性,从而具有较好的工业化前景。本课题选定某磺酸类催化剂催化烷基化反应,确立了非对称Bola型表面活性剂的合成路线,并进行了重结晶提纯。通过催化剂的回收及其循环利用,进一步降低了成本。反应过程中,运用气相色谱法及气质联用法分析得出了烷基化产物组成,并探索了各工艺条件对烷基化产物组成的影响,通过改变反应条件实现了烷基化产物芳基油酸含量的提高。最后分析确定了合成的非对称Bola型表面活性剂粗产品的各组分及其含量,为进一步探讨其应用性能奠定基础。对合成的非对称Bola型表面活性剂产品进行了性能测试。Bola重结晶产品及粗产品均能使表面张力降到较低值,表面张力曲线均出现两折点,符合Bola型表面活性剂特点;Bola重结晶产品与粗产品界面张力值在一定条件下可达到超低界面张力10-3mN/m,但平衡界面张力值均较高;Bola产品的增溶能力优于传统表面活性剂,粗产品增溶效果更佳。在洗涤应用领域,Bola粗产品洗涤力强于LAS工业产品,起泡性低于LAS工业品,钙皂分散力相对较LAS工业品差,此产品有望成为低泡高效的新型洗涤剂。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 Bola型表面活性剂概述
• 1.1.1 Bola分子及其结构特点
• 1.1.2 Bola型表面活性剂溶液的表面张力性质
• 1.1.3 Bola型表面活性剂胶团及囊泡性质
• 1.2 非对称Bola型表面活性剂及其研究进展
• 1.2.1 非对称Bola型表面活性剂
• 1.2.2 非对称Bola型表面活性剂化合物的研究进展
• 1.3 表面活性剂在三次采油中的应用及研究现状
• 1.3.1 表面活性剂在三次采油中的应用
• 1.3.2 复合驱用表面活性剂及其研究现状
• 1.3.3 三次采油用表面活性剂的发展趋势
• 1.4 选题的背景及意义
• 1.4.1 课题产生的背景
• 1.4.2 目标分子及其合成路线的设计
• 1.4.3 课题的理论意义和应用价值
• 1.5 课题工作的研究内容和技术措施
• 2 非对称Bola型表面活性剂的合成及工业化研究
• 2.1 初步反应条件的确定及目标化合物的合成
• 2.1.1 非对称Bola型表面活性剂合成路线的确定
• 2.1.2 合成路线中反应条件的初步控制
• 2.1.3 非对称Bola型表面活性剂的结构表征
• 2.2 分析方法的建立及产物组成的确定
• 2.2.1 分析方法的建立及芳基油酸含量的测定
• 2.2.2 烷基化产物组成的确定
• 2.3 催化剂的选定及其回收利用
• 2.4 影响产物组成的工艺条件研究
• 2.5 非对称Bola型表面活性剂粗产品组分分析
• 2.5.1 无机硫酸盐含量测定
• 2.5.2 磺酸盐含量测定
• 2.5.3 剩余组分的分析
• 2.6 小结
• 2.7 实验部分
• 2.7.1 主要仪器和试剂
• 2.7.2 非对称Bola型表面活性剂的合成
• 2.7.3 电喷雾质谱分析
• 2.7.4 烷基化产物芳基油酸含量的测定
• 2.7.5 无机硫酸盐含量的测定
• 2.7.6 磺酸盐含量的测定
• 3 非对称Bola型表面活性剂的性能研究
• 3.1 表面张力测试
• 3.1.1 重结晶产品表面张力
• 3.1.2 粗产品表面张力
• 3.2 界面张力测试
• 3.2.1 重结晶产品界面张力
• 3.2.2 粗产品界面张力
• 3.3 增溶能力测试
• 3.3.1 重结晶产品增溶能力
• 3.3.2 粗产品增溶能力
• 3.4 洗涤领域性能研究
• 3.4.1 洗涤力测试
• 3.4.2 起泡性测试
• 3.4.3 钙皂分散力测试
• 3.5 小结
• 3.6 实验部分
• 3.6.1 主要仪器和试剂
• 3.6.2 表面张力测试
• 3.6.3 界面张力测试
• 3.6.4 增溶能力测试
• 3.6.5 洗涤力测试
• 3.6.6 钙皂分散力测试
• 3.6.7 起泡性测试
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢