棕榈酰胺丙基甜菜碱两性表面活性剂的合成及其性能

以棕榈酸、N,N-二甲基-1,3-丙二胺为原料,通过酰胺缩合反应合成中间产物——棕榈酰胺丙基二甲基叔胺,再与氯乙酸钠反应合成了两性表面活性剂——棕榈酰胺丙基甜菜碱(PAPB),并考察了反应温度和时间、反应物物质的量比、催化剂KOH用量和4A分子筛对棕榈酸转化率的影响;通过红外光谱和核磁共振氢谱对产物结构进行了表征;测试合成产物及其复配体系的表面活性。得到的酰胺缩合反应的最佳条件为:反应温度160℃、反应时间10 h、n(N,N-二甲基-1,3-丙二胺)∶n(棕榈酸)=1.05∶1.00,KOH用量为反应物总质量的0.5%,在该条件下,棕榈酸的转化率可达92.4%;产物的临界胶束浓度CMC为1.12×10~(-4)mol/L,γ_(CMC)为31.63 m N/m,对苯的增溶能力为X=4 980 m L/mol。     

由茶皂素改性得到的季铵盐TSQA性能研究

以茶皂素为原料,与N,N-二甲基-1,3-丙二胺反应,合成叔胺。再经3-氯-1,2-丙二醇季铵化,制备茶皂素季铵盐（TSQA）。在酰胺化反应中,n（茶皂素）∶n（N,N-二甲基-1,3-丙二胺）=1∶2.5,在130℃反应10 h,转化率80.9%。在季铵化反应中,n（叔胺）∶n（3-氯-1,2-丙二醇）=1∶2～2.5,在80～90℃,反应5～7 h,转化率96.4%。测定了TSQA的表面张力及泡沫、润湿、乳化性能,其中,TSQA的CMC为0.311 9 g/L,γCMC为41.43 mN/m;同时测定了TSQA对大肠杆菌、酵母菌、金黄色葡萄球菌及枯草芽孢杆菌的抑菌作用,其抑菌性能均优于茶皂素。     

棕榈酰胺丙基甜菜碱两性表面活性剂的合成、表征与性能

以天然产物棕榈酸、N,N-二甲基-1,3-丙二胺为原料通过酰胺化反应合成中间产物棕榈酰胺丙基二甲基叔胺,再与氯乙酸钠反应合成了两性表面活性剂——棕榈酰胺丙基甜菜碱（PAPB）,并考察了反应温度和时间、反应物摩尔比、催化剂用量和4A分子筛等因素对合成中间产物的影响;通过红外光谱和核磁共振对产物结构进行了表征;测试合成产物及其复配体系的表面活性。得到的酰胺化反应的最佳条件为：反应温度160℃、反应时间10 h、n(N,N-二甲基-1,3-丙二胺): n(棕榈酸)=1.05:1,KOH用量为反应物总质量的0.5%,在该条件下,棕榈酸的转化率可达92.41%;产物的临界胶束浓度CMC为1.12×10-4 mol•L-1,γCMC为31.63 mN•m-1,对苯的增溶性能为X=4980mL/mol。     

含全氟壬烯基的阳离子氟表面活性剂的合成

以p-全氟壬烯氧基苯甲酸为原料,经酰氯化、酰胺化和季铵化三步反应,制备了N-[3-(p-全氟壬烯氧基苯甲酰氨基)丙基]-N,N,N-三甲基碘化铵(Ⅰ),用IR、1HNMR、19FNMR对其结构进行了表征,并测试了其水溶液的表面张力。p-C9F17OC6H4COOH(Ⅱ)与过量SOCl2在40℃反应3 h后,与N,N-二甲基丙二胺反应,n(Ⅱ)∶n(N,N-二甲基丙二胺)=1∶2,乙腈作溶剂,70℃反应1 h,N-[3-(p-全氟壬烯氧基苯甲酰氨基)丙基]-N,N-二甲基胺(Ⅲ)收率89.3%。Ⅰ的较佳合成工艺条件为:n(Ⅲ)∶n(碘甲烷)=1∶1.2,乙腈作溶剂,回流1.5 h,收率88.3%。Ⅰ的水溶液CMC为9.67×10-4mol/L,γ为20.4 mN/m。     

氟硅阳离子表面活性剂的制备及性能

以含氢硅油(PMHS)、N-甲基-N-烯丙基-2-全氟-2-甲基-3-氧代己酰胺(NF2)、N,N-二甲基烯丙胺(DAEMA)为原料,在Karstedt催化剂作用下,经硅氢化反应后,再与CH3I进行季铵化反应,制备了氟硅阳离子表面活性剂(PF2DI);考察了温度、催化剂、反应物比例对硅氢化反应的影响;采用IR和19FNMR对产物结构进行了表征,并测定了产物分子量、阳离子活性物含量、溶解度、表面张力和润湿性能。得到较优硅氢化反应条件:n(Si—H)∶n(NF2)∶n(DAEMA)=10∶1∶9,2.5 g含氢硅油,120μL Karstedt催化剂(16.123 g Pt/L),80℃反应6 h,在该条件下转化率为58%。当n(Si—H)∶n(NF2)∶n(DAEMA)从10∶0.5∶9.5到10∶2∶8变化时,PF2DI的重均分子量Mw和数均分子量Mn、阳离子活性物含量、在水和乙醇中溶解度、临界胶束浓度(CMC)均逐渐减小;PF2DI水溶液的γCMC和在有机玻璃板及石蜡表面的接触角都先减小再增大;当n(Si—H)∶n(NF2)∶n(DAEMA)=10∶1∶9时,三者均达到最小值,此时PF2DI水溶液润湿性能最佳。     

一种新型匀染剂的合成及应用研究

为克服阳离子染料上染腈纶时,容易存在染色不匀、色牢度不好的弊端,合成了一种新型的季铵盐型阳离子表面活性剂。先用N,N-二甲基丙二胺与硬脂酸通过酰胺化反应合成N,N-二甲基硬脂酰基丙二胺,然后再和苄基氯反应合成新型匀染剂,通过正交试验设计的方法确定了最佳合成工艺:投料物质的量比n(N,N-二甲基硬脂酰基丙二胺)∶n(苄基氯)=1∶1.0,温度75℃条件下,反应时间3.5h。该条件下合成匀染剂,产物收率为88.7%。用制备的匀染剂与匀染剂DC(即N,N-二甲基十八烷基苄基氯化铵)在相同的条件下对腈纶进行对比染色发现,该新型匀染剂比匀染剂DC匀染效果更好。     

由六氟丙烯二聚体合成阳离子表面活性剂及其性能

以六氟丙烯二聚体和,N,N-二甲基丙二胺为主要原料,合成了N,N-二甲基N′-(2-三氟甲基-1-五氟乙基)全氟烯丙基丙二胺(Ⅰ),然后通过季铵化反应制得溴化[N,N-二甲基-N-乙基-N′-(2-三氟甲基-1-五氟乙基)全氟烯丙基氨丙基]铵(Ⅱ)阳离子表面活性剂。利用碱性溴酚蓝方法对季铵盐阳离子进行了定性测定,并通过红外光谱和19FNMR、1HNMR对其分子结构进行了表征。性能测试结果表明,该阳离子表面活性剂的表面张力为24．5 mN／m(20℃),其临界胶束浓度为2．04×10-3mol/L,克拉夫特点低于0℃,具有良好的水溶稳定性。     

氯化1-（三甲基硅甲基）-3-癸基咪唑的合成及性能

以咪唑、氢氧化钠和溴代癸烷为原料,经烷基化反应合成中间体N-癸基咪唑,再与氯甲基三甲基硅烷在微波条件下进行季铵化反应合成离子液体型表面活性剂——氯化1-(三甲基硅甲基)-3-癸基咪唑。通过IR、~1HNMR和~(13)CNMR对中间体和目标产物的结构进行了表征,测定了目标产物的热稳定性、表面活性及泡沫性能。结果表明,氯化1-(三甲基硅甲基)-3-癸基咪唑在297℃时基本分解完全,25℃时的临界胶束浓度(CMC)为4.12 mmol/L,临界胶束浓度时的表面张力(γCMC)为25.13 m N/m,表现出较高的表面活性。此外,该离子液体型表面活性剂的起泡力随表面活性剂浓度的升高而增强,但稳泡性较差。     

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。     

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。     

月桂酸酯季铵盐阳离子表面活性剂的合成与表征

以十二烷基二甲基叔胺、环氧氯丙烷为原料,合成了中间体DMAC〔(2,3-环氧丙基)十二烷基二甲基氯化铵〕,再与月桂酸反应,生成月桂酸酯季铵盐阳离子表面活性剂HDAC〔(2-羟基-3-月桂酰氧基丙基)十二烷基二甲基氯化铵〕。通过正交实验确定了最佳合成条件:以异丙醇为溶剂,n(DMAC)∶n(LAC)=1∶1.2,反应时间6 h,反应温度50℃,产率大于90%,Krafft点-4.52℃。通过元素分析、傅立叶变换红外光谱、飞行时间质谱(TOF-MS)、1HNMR,确证了目的产物的结构。测定产物的临界胶束浓度CMC为8.91×10-4mol/L,γCMC为34.12 mN/m。表明所合成的月桂酸酯季铵盐阳离子表面活性剂具有较高的表面活性。     

糖基季铵盐表面活性剂的合成与表征

用葡萄糖、乳糖与十二胺的反应及随后的烷基化反应,合成了两种含季铵阳离子基团的糖基表面活性剂,通过电喷雾质谱(ESI-MS)对所得产品及关键中间体进行了结构表征。糖胺化反应的最佳溶剂为甲醇、乙醇(对葡萄糖)和水-异丙醇(对乳糖),反应温度不高于55℃,n(糖)∶n(胺)=1∶(1.2~1.6)。葡萄糖的胺化和烷基化反应提纯后的收率分别为79.1%和63.7%。乳糖的胺化和烷基化反应提纯后的收率分别为83.2%和60.1%。两种季铵盐表面活性剂的CMC分别为10.0 mmol/L和5.9 mmol/L,γCMC分别为33.2 mN/m和29.8mN/m。两种季铵盐质量浓度为5 g/L水溶液的初始起泡高度分别为8.5 cm和9.5 cm,30 min后为3.9 cm和4.4 cm。10 g/L的乳糖季铵盐水溶液的帆布沉降时间为1.2 s。两种季铵盐用于涤纶织物的抗静电整理,葡糖季铵盐在质量浓度为10 g/L、乳糖季铵盐在质量浓度为5 g/L时,就可以使摩擦静电压的半衰期下降到4 s。     

[2,2]-对二甲苯环二体的合成

用对甲基氯苄和三甲胺合成季铵盐及利用Hofmann消除反应制备了[2,2] 对二甲苯环二体,讨论了溶剂、反应时间、反应温度等工艺条件对两步反应物产率、纯度的影响,确定了适宜的合成工艺条件,制备季铵盐的最佳条件为:n(对甲基氯苄)∶n(三甲胺)=1∶1 1,乙醇为溶剂,反应时间2h,反应温度45℃。制备对二甲苯环二体的最佳条件为:n(碱)∶n(季铵盐)=5∶1,硫酸铜为催化剂,通入氮气,反应温度110℃,反应时间为10～15h。所得产品中w(对二甲苯环二体)>99.5%。     

含酯基不对称双季铵盐表面活性剂的合成

以长链烷基叔胺、盐酸、环氧氯丙烷为原料,合成了N (3 氯 2 羟丙基) N,N 二甲基长链烷基氯化铵,研究了其合成工艺,优化反应条件为:n(长链烷基叔胺)∶n(盐酸)∶n(环氧氯丙烷)=1∶1∶1 1,反应温度为40℃,体系pH=6～7。以月桂酸及2 二甲氨基乙醇为原料,酯化得到二甲基月桂酸乙基叔胺(Ⅲ),利用其与N (3 氯 2 羟丙基) N,N 二甲基长链烷基氯化铵季铵化得到含酯基不对称双季铵盐阳离子表面活性剂〔长链烷基分别为(Ⅰ)C12H25和(Ⅱ)C14H29〕。经测定,产物的临界胶束浓度CMC分别为6 61×10-3、8 31×10-3mol·L-1,γCMC分别为37 6、39 2mN·m-1,证明所合成的含酯基不对称双季铵盐阳离子表面活性剂具有较高的表面活性。     

烷基糖苷季铵盐的合成与表征

以十二烷基二甲基叔胺盐酸盐和环氧氯丙烷为原料,合成中间体N-(3-氯-2-羟丙基)-N,N-二甲基-N-十二烷基氯化铵(CHPDDAC);对非离子烷基糖苷(APG)进行季铵化改性生成烷基糖苷季铵盐(APGQAS);通过正交实验确定了最佳合成工艺为:以异丙醇为溶剂,n(APG)∶n(CHPDDAC)=1.1∶1,反应温度为80℃,反应时间为7 h.通过红外光谱、元素分析及核磁共振波谱确定其化学结构,测定产物的临界胶束浓度CMC为3.16×10-4mol/L,γCMC为21.51 mN/m,Krafft点为-3.57℃.     

菊粉季铵盐的合成及性能

该文用菊粉、环氧氯丙烷和十二烷基二甲基叔胺为原料合成了一种菊粉季铵盐表面活性剂。考察了原料摩尔比、催化剂用量、反应温度和反应时间对菊粉季铵盐取代度的影响。最佳反应条件为:n(菊粉)∶n(环氧氯丙烷)∶n(十二烷基二甲基叔胺)=1∶3∶3,催化剂硫酸0.6mL(质量分数26%),70℃反应7h,取代度最高达到1.33。该菊粉季铵盐的CMC=2.78×10-4mol/L,γCMC=29.27mN/m,临界溶解温度Krafft点<0℃,质量浓度3g/L时乳化时间为30min,浓度0.01mol/L时的增溶能力为680mL/mol。与其他生物质资源的阳离子衍生物相比,该菊粉季铵盐具有更强的降低表面张力的能力。     

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。     

木质素阳离子乳化剂的制备及其表面活性

先用环氧氯丙烷和三乙胺反应制备环氧丙基三乙基氯化铵中间体,再与木质素反应制得木质素季铵盐。中间体制备条件是温度45～50℃,时间3h,n(三乙胺)/n(环氧氯丙烷)=1～1 1。木质素季铵盐制备条件为温度50～55℃,时间2h,n(木质素)/n(中间体)=0 6～0 8,pH>10 5。产物的表面活性测定表明,不同接枝率的木质素季铵盐降低水溶液表面张力的能力相差不大,最低表面张力约为40mN/m。