一种非对称双尾阳离子表面活性剂的合成及表面活性研究

以N,N-二甲基丙二胺、1-溴-十四烷、辛酸等为原料,通过酰化和季铵化反应合成了3个非对称双尾阳离子表面活性剂,用IR和1HNMR表征了中间体和目标产物。酰胺化反应的最佳条件为:投料比n(正辛酸)∶n(N,N-二甲基丙二胺)=1∶1.1,反应温度为120℃,反应时间为10 h。目标产物的最低表面张力(γCMC)均在20～30mN/m,临界胶束浓度(CMC)均在10-5～10-6 mol/L,γCMC和CMC均远低于结构类似单尾表面活性剂的γCMC和CMC。双尾阳离子表面活性剂的泡沫半衰期(T1/2)为22～31 min,泡沫稳定性强于单尾表面活性剂。     

双辛酰胺乙基丁烷磺酸盐表面活性剂的合成及性能

以辛酸、二乙烯三胺为原料,氢氧化钾作催化剂,经酰胺化反应合成了中间体N,N-双辛酰胺乙基胺,将其溶解在甲苯-丙酮中再与过量的1,4-丁烷磺内酯反应,多次提纯后得到双辛酰胺乙基丁烷磺酸盐表面活性剂。采用FT-IR、ESI-MS、1HNMR对合成的中间体和目标产物进行了结构表征。使用悬滴法测试了所合成的表面活性剂在不同温度下的表面张力,结果表明,在25℃时该表面活性剂临界胶束浓度CMC为1.41×10-3mol/L,最低表面张力γCMC为26.78 m N/m,且随着温度的升高,CMC增加,γCMC、最大吸附量Γmax下降。加入0.2 mol/L的Na Cl后,CMC减小到4.20×10-4mol/L,γCMC下降为25.51 m N/m。     

十八叔胺的制备及其性能

以十八胺和环氧氯丙烷作为主要原料,以乙醇为溶剂,通过烷基化反应合成双(1-氯-2-羟丙基)正十八烷胺,对其进行IR、¹H NMR、XRD表征。在单因素实验基础上,对合成工艺条件进行了响应面法优化,同时测定了其表面张力和稳泡性能。其较优工艺条件为:反应时间10.23 h、n(十八胺)∶n(环氧氯丙烷)=1∶2.02、反应温度70.15℃。双(1-氯-2-羟丙基)正十八烷胺的CMC值为1.97×101H NMR、XRD表征。在单因素实验基础上,对合成工艺条件进行了响应面法优化,同时测定了其表面张力和稳泡性能。其较优工艺条件为:反应时间10.23 h、n(十八胺)∶n(环氧氯丙烷)=1∶2.02、反应温度70.15℃。双(1-氯-2-羟丙基)正十八烷胺的CMC值为1.97×10^(-3)mol/L,γ_(cmc)为34.61 mN/m,并具有良好的稳泡性能。     

磺酸盐型双子表面活性剂的合成及性能

以十二胺、1,6-二溴己烷和1,3-丙磺酸内酯为主要原料,分别采用极性头基加入法和联结基加入法,合成了一种磺酸盐型双子表面活性剂1,6-双(N-十二烷基-N-丙基磺酸钠)-己烷〔简称12-6-12(SO_3)_2〕。用1HNMR和ESI-MS表征了中间体和产物的结构,并考察了12-6-12(SO_3)_2的表面活性。结果表明:该表面活性剂水溶液在30℃下,临界胶束浓度(CMC)为0.015 mmol/L、表面张力为33.50 m N/m、表面过剩吸附量(Γmax)为2.78×10-6mol/m2、分子最小截面积(Amin)为0.60 nm2。该磺酸盐双子表面活性剂的CMC是结构相似的传统单链表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)CMC(25℃,8.0 mmol/L)的0.2%,是结构相似的磺酸盐双子表面活性剂1,3-双(N-十二烷基-N-丙基磺酸钠)-丙烷(12-3-12(SO_3)_2)CMC(25℃,0.048 mmol/L)的31%。     

对-烷基-苄基聚氧乙烯醚羧酸甜菜碱的合成与表面活性

以脂肪酸、苯、二缩三乙二醇为原料,经酰化反应、黄鸣龙还原反应、氯甲基化反应、威廉逊成醚反应、卤化反应、季铵化反应,合成出了3个对烷基苄基聚氧乙烯醚羧酸甜菜碱两性离子表面活性剂。用IR、1HNMR和ESI-MS对产物进行了结构鉴定。用Wilhelmy-plate法测定了30℃时它们在水溶液中的临界胶束浓度(CMC)和临界胶束浓度下的表面张力(γCMC)。实验表明,纯水溶液中表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)为10-4～10-6mol/L,临界胶束浓度下的表面张力(γCMC)为27～30 mN/m;随着苯环上长链烷基碳数(n=8、10、12)的增加,CMC分别为1.12×10-4、1.51×10-5、6.21×10-6 mol/L;γCMC分别为27.9、28.4、29.9 mN/m。结果表明,该类表面活性剂具有比较好的表面活性。     

双十二烷基对苯二甲酰胺丙酸钠的合成与表面活性

以十二胺、丙烯酸甲酯、对苯二甲酰氯等为主要原料经加成、酰胺化、皂化等反应合成了酰胺型羧酸盐Gemini表面活性剂——N,N′-双十二烷基对苯二甲酰胺丙酸钠(SDPA-12)。经单因素考察酰胺化反应得出最佳工艺条件为:n(N-十二烷基-β-氨基丙酸甲酯)∶n(对苯二甲酰氯)=2.2∶1,35℃回流反应8h,收率68.7%;经红外光谱、元素分析和核磁共振波谱对产物结构进行了确认。性能测定表明,25℃时SDPA-12的表面张力为27.09mN/m,临界胶束浓度为1.83×10-5mol/L。     

磺酸盐Gemini表面活性剂的合成与表面活性

以单链表面活性剂SCT及1,3-丙二胺为原料,通过一步取代反应,合成了4种含三嗪环的磺酸盐Gemini型表面活性剂Cn-3-Cn(n=6,8,12,14),测定了25℃时4种表面活性剂的临界胶束浓度CMC。结果表明,Cn-3-Cn的临界胶束浓度CMC均随着疏水烷基链长度的增加而减小,C12-3-C12(实际疏水基碳原子数为14)达到最小值7.23×10-5mol/L,当实际疏水基中碳原子数增加到16时,CMC有所增加。同传统单烷基离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)相比,该类表面活性剂的CMC值低1～2个数量级,显示出很高的表面活性。此外,表面张力随着疏水烷基链长度的增加呈现先减小后增大的趋势,最低γcmc为35.48 mN/m。     

N,N’-双(辛烷基二甲基)-2-羟基-1,3-二氯化丙二铵盐双子表面活性剂的合成及表面活性

以N,N-二甲基辛胺、环氧氯丙烷、盐酸为原料,合成了双子表面活性剂N,N’-双(辛烷基二甲基)-2-羟基-1,3-二氯化丙二铵盐[C_8-3(OH)-C_8·2Cl~-],并考察了n(N,N-二甲基辛胺)∶n(中间产物)、反应温度、溶剂配比及反应时间对目标产物产率的影响。结果表明,合成C_8-3(OH)-C_8·2Cl-的最优条件为:75℃下,控制n(N,N-二甲基辛胺)∶n(中间产物)=1∶1.1,V[(CH_3)_2CHOH]∶V(H2O)=1∶1,反应24h,C_8-3(OH)-C_8·2Cl-的最大产率为90.12%。产物经红外光谱(IR)和核磁共振氢谱(1HNMR)进行了确证。采用表面张力法测定了C_8-3(OH)-C_8·2Cl-和十六烷基三甲基溴化胺(HTAB)的临界胶束浓度。测试结果表明,C_8-3(OH)-C_8·2Cl~-具有一定的表面活性,其临界胶束浓度(CMC)为1.43×10-2mol·L-1,γ_(CMC)为48.2m N·m-1。     

酰胺型Gemini表面活性剂的合成与性能

以十二胺为原料经加成、酰胺化等均相反应合成了酰胺型羧酸盐Gemini表面活性剂N,N′-双十二烷基己二酰胺丙酸钠(DLAP-12),考察了反应温度、反应时间、投料比等因素对酰胺化反应的影响。实验得到的最佳工艺条件为:n(N-十二烷基-β-氨基丙酸甲酯)∶n(己二酰氯)=2.3∶1,反应温度35℃,反应时间5h,在该条件下,己二酰氯转化率为81.65%。性能测定结果表明,25℃时,表面张力30.2mN/m,临界胶束浓度4.2×10-5mol/L,润湿力73.9s,罗氏泡沫高度164mm。     

聚乙二醇双子表面活性剂合成与评价

本文以二乙醇胺、溴代十二烷为原料合成N,N-二羟乙基十二烷基叔胺中间体,然后将N,N-二羟乙基十二烷基叔胺与聚乙二醇进一步反应合成聚乙二醇双子表面活性剂,得到一种既能降低表面张力,又能增加水相流动黏度的新型双子表面活性剂。通过红外光谱、热分析和产品性能评价,证实合成产物为季铵盐阳离子双子表面活性剂。聚乙二醇双子表面活性剂表面张力≤24m N·m~(-1),临界胶束浓度(cmc)≤5×10~(-5)mol·L~(-1)。室内驱油实验表明,采收率提高19%以上。     

温度及无机盐对LMEE和SDS混合溶液表面张力的影响

通过表面张力的测定,研究了温度和不同无机盐对月桂酸甲酯乙氧基化物(laurylmethylesterethoxylate,简称LMEE)与十二烷基硫酸钠(SDS)复配物表面张力及临界胶束浓度(CMC)的影响。研究表明:混合体系的CMC在很宽的复配比例内出现最低值,25℃、未加无机盐时可使CMC最低降至3 8×10-5mol/L;温度对复配体系表面张力的影响较小,温度上升复配物的CMC略有降低。3种价态无机盐的加入均可使复配物的CMC有所降低,但与单一表面活性剂相比,温度和无机盐对复配物的CMC影响均不大,说明复配体系的抗温变及抗盐能力均有增强。     

N-氨基咔唑合成的研究

以咔唑为起始原料,经亚硝化和还原两步反应合成N-氨基咔唑。在亚硝化反应中,采用二甲基亚砜为溶剂,咔唑与亚硝酸钠反应的摩尔比为2.4∶5.8,反应最佳温度为27~30℃,反应时间为2 h,产率为86%。在还原反应中采用无水乙醇和冰醋酸的混和溶剂,两种溶剂的体积比为2∶1,以锌粉为还原剂,反应温度为25~35℃,反应时间为2 h,产率为81%。目的物及中间体经IR、1H NMR及元素分析测试,证明其结构是正确的,同时对产物的荧光性质进行了初步研究。     

一种新型腰果酚基阳离子表面活性剂的合成及表面活性

以腰果酚为原料分别与环氧氯丙烷、三甲胺进行反应,得到了一种新型腰果酚基阳离子表面活性剂。采用单因素实验得到优化反应条件为：n（腰果酚）：n（环氧氯丙烷）：n（三甲胺）=1：1．6：1．6、反应温度50℃、反应时间6h,在此条件下产率达到56％。通过红外光谱表征了产物的结构;利用四苯硼钠返滴定法测定了阳离子表面活性荆中季铵盐含量为80％;在（298．15±0．5）K下。采用滴体积法测定了阳离子表面活性剂的表面张力（γ）。结果表明．该阳离子表面活性剂的临界胶束浓度（cMc）为4．83mmol·L^-1,γCMC为28．62mN·m^-1．表现出良好的表面活性。     

温度对高浓度SDS水溶液泡沫稳定性及分离的影响

高浓度表面活性物质的分离是泡沫分离过程的难题,也是制约泡沫分离技术应用于工业化生产的瓶颈.为了解决高浓度表面活性物质泡沫分离的难题,以阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)水溶液为体系,研究了在其临界胶束浓度(CMC)附近时,温度对SDS水溶液气泡直径、泡沫稳定性、富集比及回收率的影响.结果表明:温度对高浓度表面活性物质的泡沫分离有显著影响.当SDS水溶液浓度分别为1.2、2.3、3.5g·L-1,温度从30℃升高到70℃时,泡沫稳定性先增大后减小,在pH 6.9、表观气速2.4×10-3 m·s-1、装液量200 mL的操作条件下,气泡直径先减小后增大,富集比提高了3～5倍,回收率降低了34％～65％.     

以酯基为连接基的非离子双子表面活性剂的合成

以蓖麻油酸（RA）、聚乙二醇（600）为原料,马来酸酐为连接基,合成了一种新型的非离子双子表面活性剂MARAPEG-15,考察了催化剂用量、物料摩尔配比、反应时间及温度对酸酐与蓖麻油酸聚乙二醇硼酸酯酯化的影响,并测定了产物的临界胶束浓度和表面张力。马来酸酐与蓖麻油酸聚乙二醇硼酸酯酯化较佳的工艺条件为：催化剂用量为总质量的3%,n（酸酐）∶n（蓖麻油酸聚乙二醇硼酸酯）为3.1∶2,反应温度为110℃,时间为4 h;硼酸酯键水解时间为1.5 h。产物的表面张力及其临界胶束浓度为γCMC=35.73 mN/m,CMC=1.96×10-5mol/L。     

SiO_2负载磷钨酸催化合成1,4-丁二醇双琥珀酸十八醇双酯磺酸钠

采用1,4-丁二醇、马来酸酐、十八醇为主要原料,合成出一种双子表面活性剂1,4-丁二醇双琥珀酸十八醇双酯磺酸钠。此化合物的合成由两步酯化以及一步磺化反应组成,双酯化反应采用SiO2负载磷钨酸(PW12/SiO2)为催化剂。通过正交实验确定了1,4-丁二醇双马来酸十八醇双酯合成的优化反应条件为:n(1,4-丁二醇双马来酸单酯):n(十八醇)=1.00:2.20,催化剂用量1.5%,反应温度150℃,反应8h,酯化率达到97.2%,产率为84.9%。磺化反应的条件为:n(1,4-丁二醇双马来酸双酯):n(NaHSO3)=1.00:3.00;反应4h;反应温度90℃;催化剂(CTAB)用量1.5%,磺化率达到92.7%,产率为74.9%。在25℃水溶液中测得该表面活性剂的表面张力γcmc为41.9mN/m,CMC为7.2×10-5mol/L。表明该表面活性剂具有很低的临界胶束浓度。     

高温高盐对阳离子双子表面活性剂表面活性的影响研究

考察了25℃条件下商品化阳离子双子表面活性剂PF-CGS在纯水、饱和NaCl盐水及含1000mg·L-1Ca2+、Mg2+的饱和NaCl盐水溶液中的表面张力行为,并对上述条件下的表面活性剂溶液在130℃下热滚16h后测定表面张力以进行对比研究。研究发现,与在纯水中的表面活性相比,随着无机盐的加入,PF-CGS溶液的CMC、C20和γCMC均降低,表面活性升高;经高温老化后的PF-CGS溶液的(CMC无明显变化,但CMC和C20均比老化前有所下降,表面活性有一定程度提高。上述实验结果表明,高温、高盐不会削弱阳离子双子表面活性剂PF-CGS的表面活性,该类表面活性剂完全可以适用于高温、高盐的油气开采环境。     

黄腐酸阳离子表面活性剂的合成及性能研究

以风化煤中提取的黄腐酸为原料,进行季铵化反应制备阳离子表面活性剂。研究了投料比、反应温度、反应时间等对产品性能的影响。结果表明:黄腐酸阳离子表面活性剂合成的最佳工艺条件为黄腐酸、环氧丙基三甲基氯化铵质量比为2∶1,温度为60℃,反应时间3 h;在此条件下,黄腐酸季铵盐1%水溶液的表面张力为45.129mN/m,溶解百分比为99.3%,发泡性能具有明显改善。     

影响十二烷基多糖苷的合成因素研究

采用交换法合成十二烷基葡萄糖苷,考察了催化剂、醇糖比、反应时间、反应温度及脱醇工艺等对反应结果的影响。结果表明,优惠工艺条件是:反应温度为110℃左右催化剂/葡萄糖摩尔比为0 01∶1、正丁醇/葡萄糖摩尔比为5∶1、十二醇/葡萄糖摩尔比为6∶1的条件下反应,经柱层析去除残留正十二醇,十二烷基多糖甙收率为85 5%,并测定了产品的表面张力和起泡性能。     

3-氯-2-羟丙基三乙基氯化铵的微波合成及性能

以环氧氯丙烷、三乙胺盐酸盐为原料,采用微波辐照合成3-氯-2-羟丙基三乙基氯化铵(CTA)。利用乙酸乙酯和乙醇混合溶液反复结晶提纯后,采用薄层色谱与化学滴定方法定性、定量分析产物纯度达到99％以上,使用红外吸收光谱、核磁共振对目标产物的结构进行分析鉴定;研究了微波功率、反应温度、反应时间和摩尔比对CTA合成产率的影响,从而得出CTA的最佳微波合成条件为：微波功率300 W, 反应温度50℃,反应时间为20 min,三乙胺盐酸盐和环氧氯丙烷的摩尔比为1.15∶1,比传统加热工艺反应时间缩短340 min,产率提高了16.58%;测定了CTA的表面张力、克拉夫点、临界胶束浓度和熔点等物理化学性能。