含哌啶环的阳离子双子表面活性剂的合成及性能研究

以苯胺、环氧氯丙烷、哌啶和1-溴癸烷为原料经过三步反应合成了含有哌啶环的阳离子双子表面活性剂C_(10)-CGP。采用FT-IR、MS和~1H NMR对产物进行了结构表征。研究了其Krafft点、乳化性能和乳化沥青时的相关性能,并测定了25~40℃的临界胶束浓度(cmc)、平衡表面张力(γ_(cmc))及相应的热力学函数。结果表明,C_(10)-CGP的Krafft点低于0℃,乳化分水时间为532s。25℃时,cmc为0.976×10~(-3)mol/L,γ_(cmc)为28.93 mN/m。随着温度的升高,cmc增大、γ_(cmc)减小、饱和吸附量(Γ_(max))减小、极限占有面积(A_(min))增大。乳化沥青测试表明,C_(10)-CGP是慢裂型沥青乳化剂,贮存稳定性好且乳化沥青粒径分布较窄。     

一类反应型两性表面活性剂的合成及性能研究

以N,N-二甲基-1,3-丙二胺、顺丁烯二酸酐和烷基溴为主要原料,合成了不同烷基链长的反应型两性表面活性剂M10、M12和M14。经FT-IR、ESI-MS、~1H-NMR验证了目标产物,测定了M10、M12和M14水溶液中的临界胶束浓度(cmc)和相应的表面张力(γ_(cmc))及泡沫、润湿、乳化和溶解性能。结果表明,M10、M12、M14的cmc在25℃分别为5.89×10~(-4),2.63×10~(-4)和1.35×10~(-4)mol/L,γ_(cmc)分别为31.26,28.79和26.87 mN/m;M14的泡沫、乳化和润湿性能好于M10、M12,溶解性能比M10、M12的稍差。     

糖基双子阳离子表面活性剂与十二烷基硫酸钠复配性能研究

测定了糖基双子阳离子表面活性剂(SGCS)与十二烷基硫酸钠(K_(12))复配体系的稳定性和表面性能。由实验结果可知,在宽的复配范围内不同碳链长度的SGCS与K_(12)均有良好的复配稳定性;C_(14)-SGCS/K_(12)复配体系表现出明显的协同增效作用,当n(C_(14)-SGCS)∶n(K_(12))为3∶5时复配溶液临界胶束浓度(cmc)、cmc时的表面张力(γ_(cmc))和降低表面张力的效率(pc_(20))分别为1.1×10~(-5) mol/L、23.69 mN/m和5.48,均明显优于C_(14)-SGCS和K_(12)自身的表面性能。     

N-酰基苯丙氨酸钠表面活性剂的合成和性能研究

以十二酰氯、十四酰氯、十六酰氯和苯丙氨酸为原料,肖顿鲍曼法合成了3种不同碳链长度的N-酰基苯丙氨酸钠表面活性剂:N-十二酰基苯丙氨酸钠(C_(12)PheNa)、N-十四酰基苯丙氨酸钠(C_(14)PheNa)和N-十六酰基苯丙氨酸钠(C_(16)PheNa)。通过红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(~1H NMR)对产物的结构进行了表征。考察了三种表面活性剂的表面活性、泡沫、乳化、润湿性能。结果表明,随着碳链长度的增加(C_(12)～C_(16)),N-酰基苯丙氨酸钠表面活性剂的临界胶束浓度(cmc)由0.15 mmol/L减少至0.02 mmol/L,对应的表面张力(γ_(cmc))由34.56 mN/m降低至31.52 mN/m;随着烷基碳链的增长,乳化性能越好,润湿性能越差;起泡性能随着烷基链的增加呈现先增加后减少,泡沫稳定性随着烷基链的增加而增加。     

系列十聚甘油单脂肪酸酯的合成及应用研究

以甘油、不同碳链长度脂肪酸(C_(10)、C_(12)和C_(14))为原料,在碱作催化剂的条件下,分两步合成了一系列具有不同疏水链长的十聚甘油单脂肪酸酯,并通过FT-IR对产物结构进行表征。测定了十聚甘油单脂肪酸酯表面相应的表面张力(γ_(cmc))以及浊点、乳化、泡沫等应用性能,并将产物作为O/W型乳化剂应用于多重乳液的制备,使用离心机、流变仪对多重乳液稳定及流变进行测试。结果表明,在25℃时C_(10)、C_(12)和C_(14)的γ_(cmc)分别为26.5、29.3、30.9 m N/m,C_(10)的发泡性优于C_(12)和C_(14),C_(14)的乳化性较优于C_(10)和C_(12),多重乳液黏度较高,弹性模量(G')高于黏性模量(G'),乳液稳定没有出现分层现象。     

间苯二甲酸酯Gemini表面活性剂的合成及性能

N,N-二甲基乙醇胺与间苯二甲酰氯反应获得二(N,N-二甲基胺基乙基)间苯二甲酸酯,再分别与溴代正十二烷和溴代正十六烷制得两种含酯基Gemini阳离子表面活性剂(C12-O-C12、C16-O-C16)。采用IR、1 H NMR、元素分析表征了其结构。测定了其临界胶束浓度(CMC)分别为6.91×10-4 mol/L、7.07×10-5 mol/L;平衡表面张力(γCMC)分别为41.9 mN/m、40.8 mN/m;Krafft点分别为0℃、43℃。并研究了其乳化性、泡沫性质等。     

酰亚胺型羧酸盐表面活性剂的合成及性能研究

以顺丁烯二酸酐(MAH)和长链胺为原料,合成了一系列酰亚胺型羧酸盐表面活性剂(MM-12、MM-14、MM-16、MM-18),并用FT-IR、1H NMR对结构进行了表征。四种表面活性剂的CMC依次为:5.01×10~(-4)、2.00×10~(-4)、1.32×10~(-4)、1.17×10~(-4)mol/L;γCMC为:27.72、34.03、33.35、31.90 m N·m-1;克拉夫特点为:0、19.4、36.2、80.2℃,并探讨了乳化、泡沫与结构间的关系。结果表明:四种表面活性剂均具有较高的表面活性;克拉夫特点随链长增加而升高;MM-18的乳化性能最好,泡沫高度最低。     

双子表面活性剂N,N'-双十二烷基对苯二甲胺丙酸的合成及性能研究

以十二胺、丙烯酸甲酯和对二氯苄为原料,三氯甲烷为溶剂,合成了双子表面活性剂N,N'-双十二烷基对苯二甲胺丙酸。采用~1H NMR和~(13)C NMR对其结构进行了表征。(25±1)℃时pH对产物表面活性的影响研究结果表明:pH分别为8,10和12时,cmc分别为1.6×10~(-5),3.3×10~(-5)和2.1×10~(-5)mol/L;γ_(cmc)分别为32.39,33.24和36.94 mN/m;pc_(20)分别为2.56,2.14和2.09;Γ_(max)分别为3.45×10~(-6),3.97×10~(-6)和4.34×10~(-6)mol/m~2;A_(min)分别为0.48,0.42和0.38 nm~2。当pH=12时,随溶液温度升高,pc_(20)和A_(min)增大,Γ_(max)减小。     

烷基木糖苷表面活性剂的应用性能研究

测定了烷基木糖苷的表面性能及应用性能,并与其他表面活性剂比较。结果表明,支链烷基木糖苷(oxo-AX_(10))的cmc和γ_(cmc)分别为6.32×10~(-4) mol·L~(-1)和25.36 mN·m~(-1),具有较好的表面活性。1 s时的动态表面张力为29.5 mN·m~(-1),润湿时间9.5 s,耐NaOH质量浓度高于450 g/L,具有突出的润湿及耐碱性能。     

N-酰基苯丙氨酸钠表面活性剂的合成和性能研究

以十二酰氯、十四酰氯、十六酰氯和苯丙氨酸为原料,肖顿鲍曼法合成了3种不同碳链长度的N-酰基苯丙氨酸钠表面活性剂:N-十二酰基苯丙氨酸钠(C_(12)PheNa)、N-十四酰基苯丙氨酸钠(C_(14)PheNa)和N-十六酰基苯丙氨酸钠(C_(16)PheNa)。通过红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(¹H NMR)对产物的结构进行了表征。考察了三种表面活性剂的表面活性、泡沫、乳化、润湿性能。结果表明,随着碳链长度的增加(C_(12)～C_(16)),N-酰基苯丙氨酸钠表面活性剂的临界胶束浓度(cmc)由0.15 mmol/L减少至0.02 mmol/L,对应的表面张力(γ_(cmc))由34.56 mN/m降低至31.52 mN/m;随着烷基碳链的增长,乳化性能越好,润湿性能越差;起泡性能随着烷基链的增加呈现先增加后减少,泡沫稳定性随着烷基链的增加而增加。     

头基含羟基的季铵盐双子表面活性剂的合成与性能

以溴代烷、二乙醇胺和1,4-二溴丁烷为原料,通过两步反应合成了一类头基含羟基的季铵盐双子表面活性剂亚丁基-1,4-双(烷基二羟乙基溴化铵)(m-4-m(OH),m=8,10,12,14),通过核磁共振氢谱(~1H NMR)和质谱(MS)对中间体和目标产物的结构进行表征。通过表面张力仪和电导率仪测定m-4-m(OH)在水溶液中的平衡表面张力(γ_(cmc))和临界胶束浓度(cmc),并测定了其水溶液的乳化性能和泡沫性能。结果表明,烷基链越长,表面活性剂越容易自发形成胶束,14-4-14(OH)的cmc最低,可达0.48 mmol/L,γ_(cmc)为33.6 mN/m;头基中引入羟基可有效降低表面活性剂的cmc和γ_(cmc);随着烷基链的增长,乳化性能越好;起泡性随着烷基链的增长呈先升后降的趋势。     

非对称Gemini离子液体表面活性剂的制备及表面活性

以咪唑、溴代烷、1,3-二溴丙烷和长链烷基N,N-二甲基叔胺分别经取代反应和季铵化反应制备出非对称Gemini离子液体表面活性剂[C_nIMC_3N_(11n)][Br]_2(n=10,12,14,16),并通过~1H NMR、~(13)C NMR和元素分析确定其化学结构。测定了其Krafft点,发现随着疏水链链长的增加,Krafft点逐渐升高。采用吊片法测定了产物的表面活性,结果表明,所制备的Gemini离子液体表面活性剂具有优良的表面活性,其γ_(cmc)在35 mN/m左右,cmc在10~(-4)～10~(-3) mol/L范围内,比普通阳离子表面活性剂的cmc低1～2个数量级。通过电导率法测定了[C_nIMC_3N_(11n)][Br]_2的cmc和反离子结合度(β),由电导率法测得的cmc值稍高于吊片法测得的数据,表明形成了无表面活性的预胶束聚集体;同时随着温度的增加,cmc值增加、β值降低,这是因为温度的升高降低了其形成胶束的能力和已形成胶束的稳定性。     

连接基为2-羟丙基系列季铵盐双子表面活性剂的性能研究

以自制的5种连接基团为2-羟丙基(-3(OH)-),两侧疏水基团为不同碳数烷基链的阳离子季铵盐双子(Gemini)表面活性剂(8-3(OH)-8,8-3(OH)-12,8-3(OH)-16,12-3(OH)-12和16-3(OH)-16)为研究对象,测定了它们不同浓度水溶液的表面张力,不同p H下的泡沫性能以及乳化能力。结果表明:5种表面活性剂的cmc分别为12.3×10-5,15.5×10-5,6.8×10-5,2.9×10-5和1.2×10-5mol/L,γcmc分别为46.04,37.20,39.61,39.34和38.12 m N/m;酸性条件(p H=2)下5种表面活性剂的发泡力均较中性条件下有所提高,无论是在酸性还是在中性条件下,8-3(OH)-12在5种表面活性剂中发泡力最好;在酸性条件(p H=2)下,5种表面活性剂的乳化能力均较中性条件下有明显提高。     

可断键均三嗪脂肪磺酸盐型表面活性剂的合成与表面活性

以脂肪胺、三聚氯氰、氨基乙磺酸为原料合成了4种不同碳链长度均三嗪脂肪磺酸盐型表面活性剂[2-脂肪胺基-4-(2-磺基乙基)胺基-6-氯-1,3,5-均三嗪]。用元素分析、1HNMR、FTIR对中间体和目标产物的结构进行了表征。测定了25℃时4种表面活性剂的表面张力,研究了它们的表面活性。结果表明,疏水链长为C14时,该类表面活性剂的临界胶束浓度(cmc)和cmc下的表面张力(γcmc)达到最低值分别为:3.58×10-5mol/L和32.53 mN/m。与普通表面活性剂C12-LAS相比,疏水链长为C12~C16的该类表面活性剂的cmc均比C12-LAS低1~2个数量级,即它们降低水溶液表面张力的效率比C12-LAS高;疏水链长为C8、C12和C16时,其在溶液表面的饱和吸附量均比C12-LAS小,饱和吸附面积比C12-LAS大;疏水链长为C14时则相反。     

以季戊四醇为联接基的季铵盐四聚表面活性剂的合成及性能

以季戊四醇为联接基、N,N-二甲基十二胺、3-氯-1,2-环氧丙烷为原料,通过两步反应合成了一种季铵盐型四聚表面活性剂(4C_(12)teQ),并通过FTIR、~1H NMR、元素分析对其进行了表征。通过铂金板(Wilhelmy)法测定了不同温度下4C_(12)teQ水溶液的表面张力,并采用分水时间法和振荡法测定了不同c(4C_(12)teQ)溶液的乳化能力和泡沫性能。实验结果表明,t=25℃,4C_(12)teQ的临界胶束浓度(CMC)及该浓度下的表面张力(γ_(CMC))、最大饱和吸附量(Γ_(max))分别为29.96 mN/m、0.37 mmol/L、4.08 mol/m~2,其表面活性优于具有相同烷基链长的传统单链表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB),具有良好的泡沫性能和乳化能力,在选矿工艺及油田化学领域具有良好的应用前景。     

二苯磺酸钠双阴离子表面活性剂的合成及性能

以氯苄和对二苯酚为原料,合成4-苄氧基苯酚,再分别与溴代十二烷、溴代十四烷、溴代十六烷反应,最后经氯磺酸磺化,制备三种烷氧二苯磺酸型表面活性剂(命名为C-12、C-14、C-16)。采用IR、1H NMR表征了结构,并测定其临界胶束浓度(CMC)分别为3.35×10-3,9.10×10-4,7.40×10-4mo L/L;表面张力(γCMC)分别为55.45,52.10,49.28 m N/m;Krafft点均<0℃,研究了其乳化性、泡沫性质。     

二苯磺酸钠双阴离子表面活性剂的合成及性能

以氯苄和对二苯酚为原料,合成4-苄氧基苯酚,再分别与溴代十二烷、溴代十四烷、溴代十六烷反应,最后经氯磺酸磺化,制备三种烷氧二苯磺酸型表面活性剂(命名为C-12、C-14、C-16)。采用IR、1H NMR表征了结构,并测定其临界胶束浓度(CMC)分别为3.35×10-3,9.10×10-4,7.40×10-4mo L/L;表面张力(γCMC)分别为55.45,52.10,49.28 m N/m;Krafft点均0℃,研究了其乳化性、泡沫性质。     

松香基可分解型表面活性剂的合成及性能

以歧化松香为原料,经酰氯化、酯化、磷酸化、成盐等反应,合成4种可分解型松香基表面活性剂(Ⅰ、Ⅱ、SAA-Ⅲ、SAA-Ⅳ)。利用FTIR和NMR对其进行了结构表征,并考察了其表面和分解性能。结果表明,Ⅰ、Ⅱ、SAA-Ⅲ、SAA-Ⅳ的临界胶束浓度(CMC)分别为4.69×10–3、5.15×10–3、2.65×10–3和1.71×10–3 mol/L,对应的表面张力(γCMC)分别为48.2、41.4、34.6和33.2 m N/m。Ⅰ、Ⅱ、SAA-Ⅲ、SAA-Ⅳ在乳化体系(石蜡/水)中分出10 m L水的时间分别为11、128、90和98 s,初始起泡高度分别为16.0、18.5、18.0和23.0 mm,5 min后泡沫高度变化依次为6.0、4.0、4.0和11.5 mm;松香酯表面活性剂Ⅱ具有优异的乳化性能,而松香磷酯表面活性剂SAA-Ⅳ具有优异的起泡性能。松香基酯表面活性剂Ⅰ和Ⅱ的浊点分别约为90和80℃,松香磷酯表面活性剂SAA-Ⅲ和SAA-Ⅳ的Krafft点分别在30~40℃和50~60℃,且浊点和Krafft点均随分子链的增长而增大。室温强酸条件下的酸水解实验表明,4种表面活性剂均具有可分解性。     

含刚性基团的Gemini表面活性剂的制备及其与SDS复配性能研究

以邻苯二甲酸酐、环氧氯丙烷以及N,N-二甲基十四烷基胺为原料合成了含有刚性联接基团的Gemini表面活性剂G_(14),通过电喷雾质谱以及核磁共振氢谱对其结构进行了表征。研究了G_(14)和十二烷基硫酸钠(SDS)复配体系的表面活性以及应用性能。发现复配体系比单一组分拥有更低的临界胶束浓度(cmc)、更强的乳化能力以及更好的润湿性能。其中当n(G_(14))∶n(SDS)=1∶2时,cmc为3.19×10~(-5) mol/L,γ_(cmc)为22.3 m N/m,A_(min)为0.57 nm~2,pc_(20)为5.01,■_(max)为2.92 μmol/m~2;在65 ℃时对柴油的清洗率能达到91.67%。     

非对称阳离子双子表面活性剂的合成和性能研究

采用十六烷基二甲基叔胺和十八烷基二甲基叔胺分别与盐酸、环氧氯丙烷反应,制备得中间产物N-(3-氯-2-羟基)丙基-N,N-二甲基十六烷基氯化铵和N-(3-氯-2-羟基)丙基-N,N-二甲基十八烷基氯化铵。2种中间产物在碳酸钠催化下先后与乙二胺反应生成一种含长亲水链非对称阳离子双子表面活性剂(16-X-18)。采用IR和~1H NMR对中间体和产物进行表征,采用电导率法研究了所制备的表面活性剂的表面活性。结果表明,所制备的非对称阳离子双子表面活性剂的Krafft点低于0℃,cmc在25℃时为2.935×10~(-5)mol/L,反离子结合度随温度的上升而降低。