2-羥基-1，3-丙撐雙（氯化十八烷基二甲基銨）的制備及在造紙工業(yè)中的應(yīng)用.pdf

1、2-羥基-1，3-丙撐雙(氯化十八烷基二甲基銨)(2-hydroxyl-1，3-bis(n-octadecyldimethylammonium chloride)propane， HBOCP)是一種Gemini型陽(yáng)離子表面活性劑。在研究過(guò)程中，本人根據(jù)導(dǎo)師楊建洲教授十?dāng)?shù)年的表面活性劑的研究經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合新的理論思想，采用新的合成技術(shù)路線，先制備出活性環(huán)氧中間體季銨鹽，再與十八烷基二甲基胺反應(yīng)獲得這類新型的表面活性劑，并對(duì)其基本的界面性能、殺

2、菌性能等進(jìn)行了研究，根據(jù)結(jié)構(gòu)、性能特性將這種新型的功能性表面活性劑應(yīng)用于造紙工業(yè)中的紙張柔軟劑和殺菌防腐劑。在實(shí)驗(yàn)中，以十八烷基二甲基胺(十八叔胺)和環(huán)氧氯丙烷為反應(yīng)原料，反應(yīng)溫度35℃，將十八叔胺(ODA)滴入環(huán)氧氯丙烷(EPIC)中，物料摩爾比為n(ODA)：n(EPIC)=1：5，保溫?cái)嚢?h，合成環(huán)氧活性中間體十八烷基失水甘油基二甲基氯化銨(OGDMAC)，經(jīng)丙酮重結(jié)晶純化產(chǎn)品，總收率為87.3％。使用兩相滴定法測(cè)定反應(yīng)產(chǎn)物中的

3、陽(yáng)離子濃度，通過(guò)測(cè)定環(huán)氧值確定產(chǎn)物中環(huán)氧活性中間體的含量為99.1％，使用薄層色譜法對(duì)產(chǎn)物中的雜質(zhì)進(jìn)行定性分析。研究發(fā)現(xiàn)所得到的活性環(huán)氧中間體中有少量開環(huán)水解的產(chǎn)物氯化2，3-二羥丙基十八烷基二甲基銨(PODMAC)。通過(guò)紅外光譜法對(duì)產(chǎn)物OGDMAC的特征基團(tuán)進(jìn)行定性分析，與十八烷基二甲基胺的紅外吸收光譜比較發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)物OGDMAC的紅外譜圖中含有特征峰：季銨鹽的特征吸收峰和環(huán)氧特征吸收峰。 將OGDMA等摩爾與十八叔胺鹽酸鹽在丙

4、酮溶液中反應(yīng)，反應(yīng)溫度40℃，反應(yīng)時(shí)間6h，得到目標(biāo)產(chǎn)物2-羥基-1，3-丙撐雙(氯化十八烷基二甲基銨)(HBOCP)的粗品。反應(yīng)過(guò)程中使用兩相滴定法與薄層色譜法相結(jié)合對(duì)反應(yīng)進(jìn)行跟蹤，確保了反應(yīng)的順利進(jìn)行。粗產(chǎn)品使用乙醇乙醚的混合溶劑重結(jié)晶純化，總收率為90.7％。使用薄層色譜確定最終產(chǎn)品中含有有機(jī)雜質(zhì)氯化2，3-二羥丙基十八烷基二甲基銨(此雜質(zhì)不能通過(guò)重結(jié)晶方法除去)。結(jié)合元素分析結(jié)果，得產(chǎn)品純度為95.86％。產(chǎn)品的紅外吸收光譜、<

5、'1>H NMR譜圖表明所制備化合物為目標(biāo)產(chǎn)物HBOCP。通過(guò)對(duì)<'1>H NMR譜圖中羥基氫的化學(xué)位移進(jìn)行研究，獲得HBOCP的分子空間結(jié)構(gòu)排布信息。 HBOCP由于分子結(jié)構(gòu)的特殊性，兩個(gè)季銨鹽型長(zhǎng)碳鏈普通表面活性劑頭基通過(guò)短的碳鏈連接起來(lái)，親水基團(tuán)由于相互排斥作用受到限制，使得排列更加緊密，在液面表面形成更好的吸附，增強(qiáng)了碳鏈之間的結(jié)合，使之具有優(yōu)良的降低界面張力的能力。經(jīng)測(cè)定，HBOCP水溶液的臨界膠束濃度為1.30×10<'-4

6、>mol/L，表面張力γ<,cmc>=36.37mN/m。由于分子結(jié)構(gòu)的特殊性，使得HBOCP的發(fā)泡力、穩(wěn)泡性、增溶力、乳化力均較1831、1631為好。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)HBOCP對(duì)于大腸桿菌的最低滅菌濃度約為0.0149％，且隨著濃度的增加HBOCP對(duì)大腸桿菌的殺滅作用越明顯。HBOCP對(duì)于金黃色葡萄球菌則沒有殺滅作用。這些基本性能的測(cè)試，有助于指導(dǎo)這類新型功能性陽(yáng)離子表面活性劑的應(yīng)用研究，為繼續(xù)研究工作打好堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。 將

7、所制備的HBOCP用于造紙工業(yè)中的紙張柔軟劑，研究過(guò)程中將HBOCP配制成一定濃度的水溶液涂布于中性原紙表面，于80℃干燥4h后在YQ-Z-39型手感式柔軟度測(cè)試儀上測(cè)定其柔軟度，發(fā)現(xiàn)當(dāng)HBOCP的濃度為0.01％(臨界膠束濃度所對(duì)應(yīng)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù))時(shí)，紙張柔軟度達(dá)到理想效果，為0.443mN；當(dāng)HBOCP濃度繼續(xù)增大時(shí)，紙張柔軟度無(wú)明顯變化。鑒于HBOCP對(duì)細(xì)菌、真菌等具有良好的殺滅效果，將其用于造紙工業(yè)中殺菌防腐劑，具有無(wú)毒、無(wú)害的特