羧酸根反離子季銨鹽的制備及性能研究.pdf

1、眾所周知,季銨鹽在日用化工、紡織、印染、建筑、塑料加工和石油開采等各個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用,發(fā)揮著重要的作用。但其傳統(tǒng)的合成方法是采用鹵代烷或硫酸二甲酯等有毒物質(zhì)作為季銨化試劑,反應(yīng)過程中往往由于季銨化不完全而殘留在產(chǎn)品中,容易對人體和自然環(huán)境造成一定的危害。另外,因季銨化試劑的限制,季銨鹽的反離子主要集中為Cl-、Br-及CH3SO4-,限制了季銨鹽種類的多樣化。基于此,本論文選用綠色的碳酸二甲酯作為季銨化試劑,制備了甲基碳酸酯季銨鹽;并以

2、甲基碳酸酯季銨鹽為原料對不同反離子季銨鹽表面活性劑的合成進(jìn)行了研究,進(jìn)一步考察了這一系列不同反離子季銨鹽的物化性質(zhì)及應(yīng)用性能。
　　以不同的長鏈脂肪叔胺為原料、碳酸二甲酯為季銨化試劑,合成了三種不同的甲基碳酸酯季銨鹽。運(yùn)用IR和1H-NMR光譜分析其結(jié)構(gòu)。季銨化率通過兩相滴定法測定,結(jié)果表明,甲基碳酸酯季銨鹽的季銨化率達(dá)到99％左右。
　　利用甲基碳酸酯季銨鹽與不同的酸反應(yīng),制備了系列羧酸根反離子季銨鹽?？疾炝朔磻?yīng)溫度、反應(yīng)

3、時(shí)間、物料摩爾比等反應(yīng)條件對反離子交換反應(yīng)的影響,確定了較佳反應(yīng)條件。在該條件下,反離子交換率均能達(dá)到98％以上。IR和1H-NMR表征結(jié)果表明成功合成了羧酸根反離子季銨鹽。
　　測定了所合成的系列羧酸根反離子季銨鹽的臨界溶解溫度(Krafft點(diǎn))、臨界膠束濃度(CMC)及最低表面張力(γCMC),同時(shí)還計(jì)算了對應(yīng)季銨鹽在氣/液界面的飽和吸附量及最小分子占有面積。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所合成的系列羧酸根反離子季銨鹽具有較低的Krafft點(diǎn)

4、;與傳統(tǒng)反離子(Cl-)季銨鹽相比,這一系列羧酸根反離子季銨鹽具有更優(yōu)異的表面活性,并且羧酸根反離子的碳鏈長度與陽離子部分烷基鏈長越接近,季銨鹽的表面活性越優(yōu)異。
　　研究了反離子為長碳鏈羧酸的單十四烷基季銨鹽表面活性劑的泡沫性能、乳化力及潤濕性能。結(jié)果表明:該長鏈反離子季銨鹽與傳統(tǒng)的表面活性劑相比,具有更好的起泡力和穩(wěn)泡力、乳化力及潤濕能力。當(dāng)羧酸根反離子碳鏈中含有十個(gè)或者更多碳原子時(shí),相應(yīng)的十四烷基季銨鹽的性能尤為優(yōu)異。