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Gemini表面活性剂是具有优良性能的新一代表面活性剂,极具商业开发价值,在降低生产成本后,它必将在许多领域中取代传统单链表面活性剂。因此,探讨Gemini表面活性剂的合成工艺条件,使其早日使其实现工业化生产是一项非常有意义的工作。本文对Gemini表面活性剂进行了较全面的综述,分析了Gemini表面活性剂在研发中存在的问题,设计了二种新型结构的阳离子Gemini表面活性剂,并研究技术路线,其主要研究内容及研究结果如下:
1、本文以三氯氧磷与环氧氯丙烷为原料合成了一种新型磷酸酯中间体(PEM),通过正交实验确定了合成磷酸酯中间体的最佳反应条件为:n(三氯氧磷):n(环氧氯丙烷)=1:5,反应温度控制在110~120℃之间,反应时间为5h。磷酸酯中间体再与十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺通过季铵化反应合成了3个六头基六尾基季铵盐Gemini表面活性剂。通过萃取,重结晶,柱色谱等一系列提纯方法的试用来确定最佳提纯方法。而且经提纯过的磷酸酯中间体及3个最终产物均通过FIR、13C-NMR进行结构验证。
2、本文以脂肪酸与二甲基氨基乙醇为原料合成了系列二甲基脂肪酸乙酯基叔胺,系统的研究了不同物料比和反应时间对酯化反应的影响,实验结果表明,在130℃下,n(月桂酸):n(二甲氨基乙醇)=1∶1.2时,反应时间7h,二甲基脂肪酸乙酯基叔胺的酯化率最高可达到73.31%。所得的二甲基脂肪酸乙酯基叔胺进一步和本实验室合成的新型磷酸酯中间体进行季铵化反应得到3个六头基六尾基且六个疏水链中含酯基的阳离子Gemini表面活性剂。所得产品通过多种分离方法的试验尝试,最终确定选择柱层析法的最佳提纯方法,并对提纯后的二甲基脂肪酸乙酯基叔胺及3个最终产物--含酯基新型阳离子Gemini表面活性剂通过FIR、1H-NMR进行结构验证。
3、为了研究含酯基阳离子Gemini表面活性剂合成工艺的优化,并与已有文献报道的合成方法进行比较,得到比较适合工业化生产的合成方法。用本实验室合成的二甲基月桂酸乙酯基叔胺、环氧氯丙烷、浓盐酸一锅煮的简便方法合成了疏水链中含有酯基的阳离子Gemini表面活性剂,核磁、红外表征了样品结构。用正交优化法获得最佳合成工艺条件为:反应物最佳配比为n(二甲基月桂酸乙酯基叔胺):n(浓盐酸):n(环氧氯丙烷)=3.3:1.1:1.0,待二甲基月桂酸乙酯基叔胺与浓盐酸充分反应后再加环氧氯丙烷,在异丙醇溶液中回流反应40h。与文献报道相比,明显缩短了反应时间,简化了操作流程。