论文部分内容阅读
双子(Gemini)表面活性剂是一类用连接基团将两个传统表面活性剂分子,在亲水头基或在靠近头基处以化学键方式连接起来的一种新型结构的表面活性剂。由于独特的聚集形态与优异的表面性能,而成为近年来热门的研究领域。本文以长链脂肪酸、脂肪醇、小分子的胺、环氧氯丙烷等为原料,通过醚化、缩合、季胺化和磺化等常规的化学反应步骤,合成制备了一类结构新颖的杂双子两性离子表面活性剂。论文采用单因素比较法、正交试验法对合成反应工艺条件优化的进行了系统的探索。实验结果表明:1)醚化反应:反应温度为70℃,反应时间5小时,长链醇与环氧氯丙烷比例选1:1.8;2)缩合反应:反应温度140℃,反应时间10小时,脂肪酸与胺的比例为1:1.2;3)季胺化:反应温度50℃,反应时间4小时,乙醇~水为混合溶剂(4:1,v/v)=);4)磺化反应:反应温度60℃,/丙磺酸内酯为磺化剂,且与中间体反应物的摩尔比为2:1,反应时间24小时。采用ESI质谱、红外谱图(IR)和离子定性分析法对合成制备产物分子结构进行了分析与表征,结果证明:合成制备的非对称系列双子(Gemini)表面活性剂化合物与设计的目标产物结构相一致。论文还就实验制备得到的双子表面活性剂的理化性能进行了探索。对实验合成的5种杂双子Gemini表面活性剂的表面性能进行了测定分析。结果显示:五种杂双子Gemini表面活性剂的临界胶束浓度(c.m.c)很小(在10-4~10-5数量级),最低的c.m.c与相应的γc.m.c值分别为3.75×10-5mol/L和28.9mN/m;另一方面,文章还就温度、盐度、矿化度对油~水界面张力的影响作了初步的探索,实验发现在80℃下矿化度达30000mg/L和Mg2+及Ca2+浓度各为800mg/L下,依然能保持较高的表面活性。部分产品的油~水界面张力可降低至4.8×10-3mN/m,比相同链长的单子表面活性剂显示出更优异的表面特性。论文采用分水时间法和Waring-Blender法,测定了杂双子表面活性剂的乳化性能与发泡性能。测试结果表明,杂双子型表面活性剂在起泡性能方面,虽比相应单链型表面活性剂差,但稳泡性明显优于后者,其半衰期达到380min;在50℃高矿化盐水条件下的乳化能力,则杂双子型表面活性剂明显优于单链型。