反應(yīng)型陽離子Gemini表面活性劑的合成與性能研究.pdf

1、Gemini表面活性劑，與傳統(tǒng)的表面活性劑相比，由于其特殊的分子結(jié)構(gòu)使得它具有更高的表（界）面活性、低的CMC值、獨(dú)特的流變性、好的耐鹽性、更有效的潤濕性能、良好的水溶性等性能。使其在油田氣開采、化學(xué)化工、納米技術(shù)、日用品化學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。但是，由于分子中疏水烷基碳鏈作用單一，分子不易降解等缺陷，以現(xiàn)有的Gemini表面活性劑不能滿足人們的需要功能，要求開發(fā)出具有多用途的Gemini表面活性劑。為了改善Gemini表面活性劑的性能

2、缺陷，本課題合成出了一系列含有可聚合的碳碳雙鍵基團(tuán)和具有反應(yīng)的羥基基團(tuán)的反應(yīng)型不對(duì)稱陽離子Gemini表面活性劑。
　　首先，以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DM)和環(huán)氧氯丙烷(ECH)為主要原料，通過親核取代季銨化反應(yīng)合成了一種活性中間體甲基丙烯酰氧乙基二甲基環(huán)氧丙基氯化銨(ODEAC)。采用單因素實(shí)驗(yàn)分別討論了反應(yīng)溶劑、反應(yīng)溫度、物料比及反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率和環(huán)氧值的影響，確定了最佳合成工藝。其次，通過三步反應(yīng)，以活性中間體ODE

3、AC、四種長鏈烷基叔胺(12DMA、14DMA、16DMA和18DMA)和鹽酸為主要原料，合成了一系列反應(yīng)型陽離子Gemini表面活性劑C12-3(OH)-DM、C14-3(OH)-DM、C16-3(OH)-DM和C18-3(OH)-DM。
　　利用紅外光譜、核磁共振譜、元素分析、表面張力、紫外光譜、泡沫性能和乳化性能等對(duì)其分子結(jié)構(gòu)以及其水溶液的物理化學(xué)性能進(jìn)行了表征和初步研究。結(jié)果表明:與傳統(tǒng)單子季銨鹽型表面活性劑相比，Gemi

4、ni表面活性劑Cm-3(OH)-DM(m=12，14，16，18)具有更高的表面活性;其臨界膠束濃度(CMC)比傳統(tǒng)表面活性劑低2～3個(gè)數(shù)量級(jí);乳化性能和發(fā)泡性能均優(yōu)于傳統(tǒng)單子表面活性劑;在低濃度下，Gemini表面活性劑的紫外吸收符合朗伯-比爾規(guī)律。
　　最后采用靜態(tài)失重法和電化學(xué)方法考察了Gemini表面活性劑對(duì)其金屬Q(mào)235鋼片的緩蝕性能以及其在金屬表面的吸附機(jī)理，并研究了Gemini表面活性劑用量、鹽酸濃度、腐蝕溫度和腐蝕

5、時(shí)間對(duì)其金屬Q(mào)235鋼片的腐蝕關(guān)系。研究結(jié)果表明:靜態(tài)失重法中，Gemini表面活性劑Cm-3(OH)-DM在鹽酸體系中對(duì)金屬Q(mào)235鋼片具有很好的緩蝕性能，隨著Gemini表面活性劑濃度的增加緩蝕率快速增加，當(dāng)濃度達(dá)到CMC值時(shí)，緩蝕率均可達(dá)到95％以上;腐蝕溫度對(duì)其影響較大，55℃時(shí)的腐蝕速率是其25℃時(shí)的5倍，鹽酸含量的變化對(duì)其腐蝕速率和緩蝕率的影響變化較小。隨著腐蝕時(shí)間的延長在4～6h時(shí)基本上不再變化，腐蝕反應(yīng)結(jié)束。Tafel極

6、化曲線研究表明，添加Gemini表面活性劑的體系中，極化曲線均向低電流密度方向移動(dòng)，自腐蝕電位Ecorr正向移動(dòng)，主要為陽極電極抑制為主的混合型緩蝕劑。EIS阻抗譜法研究中添加不同濃度的Gemini表面活性劑的Nyquist圖上一系列容抗弧半徑相對(duì)于未添加緩蝕劑的都有了大幅提高。四種緩蝕劑分子Cm-3OH-DM在金屬Q(mào)235鋼片表面的吸附遵循Langmuir吸附定理，在金屬表面吸附過程的自由能△G＜0，四種緩蝕劑在鋼片表面上的吸附都是自