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氟碳表面活性剂的独特性能常被概括为高表面活性、高耐热性、高化学稳定性。其含氟烃基既憎水又憎油,在用量很少时就能使水或有机溶剂的表面张力降至很低的数值;它具有很高的耐热性,大都可在150℃以上的温度下使用;它有很高的化学稳定性,不会与各种强氧化剂、强酸和强碱发生反应而分解。
研究了N—全氟辛酰基氨基乙酸盐阴离子表面活性剂的合成与性能,优化了合成条件,通过红外、核磁等手段分析确定产物结构。在传统合成方法的基础上,探索了绿色合成路线,并对合成产物进行了相关物化性能测试。研究内容及结果如下:
1)合成了N—全氟辛酰基氨基乙酸盐阴离子表面活性剂。通过单因素试验确定全氟辛酰氯的最佳合成条件为:全氟辛酸与二氯亚砜的摩尔比为1:1.6,回流时间为3h,反应温度为68℃;在此基础上进行第二步反应,通过单因素试验和正交试验得出最佳合成条件:全氟辛酰氯与氨基乙酸的摩尔比为1:1.5,反应溶剂为乙腈,缚酸剂为无水吡啶,反应时间为20h。回收的溶剂循环使用3次,对收率无明显影响。对合成的产物通过红外、核磁等手段进行了表征,确定为目标产物。
2)合成了一类碱性离子液体,并对其在N—全氟辛酰基氨基乙酸合成中的应用进行了研究,实验表明,用其替代无水吡啶作缚酸剂是可行的。该方法与传统的合成方法相比,反应时间由20 h缩短为12 h,反应温度由78℃降低为70℃,但收率仅为36%。分析得出,所合成的碱性离子液体对本反应有一定的催化活性,探索了N—全氟辛酰基氨基乙酸盐的绿色合成路线。
3)对合成的产物进行了物化性能测试。结果表明,N—全氟辛酰基氨基乙酸的熔程为129℃~136℃。两种N—全氟辛酰基氨乙酸盐表面活性剂在极性溶剂中均具有较好的溶解性,在非极性溶剂中不溶或微溶;两种表面活性剂均显示了良好的表面活性,可以显著地降低表面张力。合成的两种N—全氟辛酰基氨乙酸盐的表面活性剂均显示了不同程度的热稳定性。