松香環(huán)氧氯丙烷衍生雙子表面活性劑的合成及表面性能.pdf

1、傳統(tǒng)表面活性劑因其對(duì)石油的依賴及對(duì)環(huán)境的污染而倍受詬病,研究和開(kāi)發(fā)可再生、環(huán)境友好和節(jié)能高效的表面活性劑是人們的希望所在。本文以廣西豐富的林產(chǎn)資源松香為基礎(chǔ)原料,合成了松香基陽(yáng)離子季銨鹽型雙子(Gemini)表面活性劑二溴化-N,N’-二(3-松香酰氧-2-羥丙基)二羥乙基二甲基丁二銨(DDDBD),優(yōu)化了其合成工藝,表征了其表面活性。該表面活性劑是以松香環(huán)氧氯丙烷為疏水鏈的對(duì)稱Gemini型雙季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑,此種表面活性劑含有

2、兩個(gè)親水的季銨鹽基團(tuán)、兩個(gè)疏水的松香環(huán)氧氯丙烷衍生物基團(tuán)。其合成過(guò)程分為三步反應(yīng),如下所示：第一步:以四丁基溴化銨為催化劑,利用松香中的羧基與環(huán)氧氯丙烷進(jìn)行加成酯化反應(yīng)制備3-松香酰氧-2-羥丙基氯(ROCH)。研究結(jié)果表明,該反應(yīng)的最佳工藝條件是松香與環(huán)氧氯丙烷的摩爾比為1:2,加入體系質(zhì)量1％-1.5％的催化劑,在80℃下反應(yīng)4h,酯化率可達(dá)99％。第二步:在NaHCO3存在的條件下,利用甲基單乙醇胺的堿性與3-松香酰氧-2-羥丙基

3、氯發(fā)生親核取代反應(yīng)生成另一中間體松香基叔胺N-甲基-N-羥乙基-3-松香酰氧-2-羥丙基胺(MHRHA)。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),該反應(yīng)的最佳工藝條件是ROCH與甲基單乙醇胺(MMEA)的摩爾比為1:1.6,在85℃下反應(yīng)4h。第三步:利用MHRHA的親核性與1,4-二溴丁烷按照SN2反應(yīng)在N上引入烷基,即發(fā)生胺的烷基化反應(yīng)生成陽(yáng)離子季銨鹽型雙子(Gemini)表面活性劑二溴化-N,N’-二(3-松香酰氧-2-羥丙基)二羥乙基二甲基丁二銨(DDD

4、BD)。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),該反應(yīng)的最佳工藝條件是MHRHA與1,4-二溴丁烷的摩爾比為2.3:1,在80℃下回流50h,產(chǎn)物含量可達(dá)90％。
　　 本文采用IR光譜、核磁分析手段對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)確認(rèn)；通過(guò)電導(dǎo)率、表面張力等手段研究了表面活性劑DDDBD的表面性質(zhì)；利用綜合熱分析儀、流變儀對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行熱穩(wěn)定性和流變性能的測(cè)試。經(jīng)測(cè)定,常溫下該產(chǎn)物可降低水的表面張力達(dá)28.71mN／m,臨界膠束濃度為5×10-5mol／L,Krafft點(diǎn)

5、為46℃,泡沫力為174mm,泡沫穩(wěn)定性為75mm,乳化力為73min,HLB為36.76,最大分解溫度為312℃。說(shuō)明合成的該Gemini表面活性劑具有較好的表面活性,更易吸附在氣＼液表面上、更有效的降低表面張力,更易聚集生成膠團(tuán)且具有較好的熱穩(wěn)定性和較高的純度。實(shí)驗(yàn)還考查了溫度對(duì)電導(dǎo)率和表面張力的影響情況,并采用電導(dǎo)法考察表面活性劑在水溶液中的膠團(tuán)化行為,包含膠團(tuán)化的溫度效應(yīng)以及焓／熵補(bǔ)償現(xiàn)象,總結(jié)出該表面活性劑的水溶液的膠團(tuán)化過(guò)程