新型含氟季铵盐表面活性剂的合成与表面性能

以N-甲基二乙醇胺(MDEA)和全氟己基乙基碘为主要原料,合成了一种新型的含氟季铵盐表面活性剂。通过单因素和正交实验,考察了溶剂、反应温度、反应物摩尔比、溶剂体积和反应时间对MDEA转化率的影响,探讨优化出最佳工艺条件:溶剂为正丁醇,反应温度90℃,n(全氟己基乙基碘)∶n(MDEA)=2.5∶1,溶剂体积为8 mL,反应时间为42 h,转化率达到93.75%。通过傅里叶红外吸收光谱、质谱和核磁共振谱对目标产物进行表征,并通过测定其水溶液的表面张力研究了产物的表面活性。其临界胶束浓度(CMC)为1.518 mmol/L,临界胶束浓度下的表面张力(γCMC)为9.3 mN/m;单分子饱和吸附量、单分子饱和吸附面积和胶束化标准自由能分别为0.354×10-10 mol/cm2、4.69 nm2和-26.03 kJ/mol。与同类产品相比较,产物具有优异的表面性能。     

脂肪酸单乙醇酰胺硫酸酯盐的物化性能

用滴体积法测定了纯化脂肪酸单乙醇酰胺硫酸酯盐(MSN)系列产品水溶液的表面张力,发现当MSN疏水基碳数(n)由10增至16时,其表面过剩浓度(Γm)由2.37×10-6mol/m2增至2.88×10-6mol/m2,临界表面张力(γCMC)由28.79 mN/m降至23.86 mN/m,降低表面张力20 mN/m所需浓度的负对数(pC20)由3.53升为5.54,临界胶束浓度(CMC)由1.40×10-3mol/L降为0.52×10-3mol/L。在所测定的温度(25℃)下,logCMC=-2.13-0.07n;在胶束化过程中,TΔS0m ic对ΔG0m ic的贡献比ΔH0m ic大,MSN胶束化的主要驱动力是熵变。     

糖苷基季铵盐表面活性剂的合成及表面性能研究

以葡萄糖和3-氯-1,2-丙二醇为原料合成中间体3-氯-2-羟丙基糖苷,在Na OH碱性条件下与十二/十四烷基二甲基叔胺反应合成糖苷基季铵盐,通过单因素试验确定了最佳工艺。对于糖苷化反应∶n(葡萄糖)∶n(3-氯-1,2-丙二醇)=1∶4,反应时间5 h,反应温度95℃;对于季铵化工艺:n(3-氯-2-羟丙基糖苷)∶n(十二/十四烷基二甲基叔胺)=1.3∶1,反应温度90℃,反应时间4 h。通过傅里叶变换红外(FT-IR)光谱表征产物结构,测定最终产物的表面性能,能得到活性剂的临界胶束浓度(CMC)为1.68×10-3mol/L,最低表面张力(γCMC)为27.6 m N/m。     

一种新型阳-非两性双子表面活性剂的合成及评价

以脂肪醇聚氧乙烯醚和四甲基乙二胺为主要原料,经卤代、季铵化两步反应合成一种阳-非两性双子表面活性剂N,N'-乙撑双月桂醇聚氧乙烯醚二甲基氯化铵(DAEQ9-Cl)。卤代反应条件为:n(AEO-9)∶n(SOCl2)=1∶1.5,温度80℃,时间8 h,吡啶作为催化剂,产率为87%;季铵化反应条件为:n(中间体)∶n(四甲基乙二胺)=2∶1,温度80℃,时间3 d,产率为79%。产物结构通过红外光谱、1HNMR得到证实。DAEQ9-Cl的水溶液在25℃测定其CMC=3.2×10-2mmol/L,γCMC=33.44 mN/m。DAEQ9-Cl与AEO-9复配表现出良好的协调效应,在最佳n(DAEQ9-Cl)∶n(AEO-9)=4∶6下,体系的CMC=6.78×10-3mmol/L,γCMC=28.5 mN/m,具有较好的起泡性和稳泡性。     

Guerbet十四醇聚氧乙烯醚硫酸钠的合成与表面活性

以Guerbet十四醇 (C14 GA)为中间体 ,经Williamson反应合成Guerbet十四醇聚氧乙烯醚醇〔C14 GA(EO) nH ,n =1,2 ,4〕 ,再经氯磺酸酯化及NaOH中和 ,得到阴离子表面活性剂Guerbet十四醇聚氧乙烯醚硫酸钠〔C14 GA(EO) nS ,n =1,2 ,4〕。用IR、NMR和元素分析测定了所合成的表面活性剂的结构 ,并利用表面张力法测定了这些表面活性剂水溶液的表面活性。实验结果表明 :所合成的表面活性剂的结构分别为C14 GAEOS (A) ,C14 GA(EO) 2 S(B)和C14 GA(EO) 4 S(C) ;这些表面活性剂其临界胶束浓度CMC(mmol/L) ,在CMC时的表面张力γCMC(mN/m)和Krafft点 (℃ )分别为A :2 5 8mmol/L ,2 7 6mN/m ,5 9℃ ;B :0 80mmol/L ,2 6 4mN/m ,2℃和C :0 12mmol/L ,2 5 3mN/m ,0℃。均比常用的直链阴离子表面活性剂C12 H2 5SO4Na(8.6mmol/L ,4 1 2mN/m ,16℃ )有更低的CMC ,γCMC和Krafft点 ;聚氧乙烯基的引入 ,对降低CMC ,γCMC和Krafft点的效果随氧乙烯基团数目的增多 (由 1增至 4 )而加大。讨论了表面活性剂的结构和表面活性的关系     

十二烷基三甲基氢氧化铵与十二烷基苯磺酸钠复配体系的表面活性

考察了十二烷基三甲基氢氧化铵(DTAH)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)及其混合体系的表面活性、碱性和稳定性。结果表明,复配体系n(DTAH)∶n(SDBS)=9∶1时,不仅降低表面张力能力和效率均有显著提高,而且具有很好的稳定性和强碱性,其CMC(临界胶束浓度)、γCMC(临界胶束浓度时的表面张力)和pH分别为3.02×10-5mol/L,28.10 mN/m和12.46,DTAH/SDBS复配体系在表面和胶束中的相互作用参数βσ和βm分别为-18.36,-22.69,表现出很好的协同作用。     

辛烷基二苯醚二磺酸钠的合成及性能研究

用二苯醚、辛醇和发烟硫酸为主要原料,合成了辛烷基二苯醚磺酸钠,得到较佳的工艺条件为:n(辛醇)∶n(二苯醚)=1.00∶1.50,60℃下烷基化4 h,得到产率为76.6%的单辛烷基二苯醚;n(辛烷基二苯醚)∶n(发烟硫酸)=1.0∶2.6,35℃下磺化2 h,中和后得到产率为61.6%的单辛烷基二苯醚二磺酸钠。并对所得产品进行分析测试,确定为目的产品。25℃时其临界胶束浓度(CMC)为4.91×10-3mol/L;临界胶束浓度时的表面张力(cγm c)为30.12 mN/m。     

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。     

菊粉季铵盐的复配性能研究

考察了菊粉季铵盐与十二烷基硫酸钠(SDS)复配体系的表面化学性质,计算了二者在混合胶束和表面吸附层中的协同作用参数。结果表明,复配体系的表面化学性能明显优于单一体系,在混合胶束和表面吸附层中都表现出强烈的协同效应。当n(菊粉季铵盐)∶n(SDS)=8∶2时,复配体系的临界胶束浓度(CMC)和临界表面张力(γCMC)分别为2.81μmol/L和23.81 mN/m。     

十二烷基苯磺酸钠/聚氧乙烯(23)月桂醚复配体系性能的研究

在35℃时通过表面张力法研究了阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和非离子表面活性剂聚氧乙烯(23)月桂醚(Brij35)复配体系在不同配比下的临界胶束浓度(CMC)和降低表面张力效率方面的作用。结果表明:SDBS和Brij35的物质的量比为3∶7时,降低表面张力的效率最高,其CMC为0.2 mmol/L,明显低于单一组分;并在总物质的量浓度一定时,测定了复配体系的稳定性和润湿性。     

表面活性单体2-丙烯酰胺基十四烷磺酸钠的合成及其胶束化行为的研究

以丙烯腈与1-十四烯为主要原料合成了表面活性单体2-丙烯酰胺基十四烷磺酸钠(N aAM C14S),用红外光谱与核磁共振谱确认了N aAM C14S的化学结构,用紫外光谱测定了N aAM C14S在水中的溶解度,用表面张力法(环法)与电导法测定了N aAM C14S在不同温度下的临界胶束浓度(CM C)。结果表明,以丙烯腈与1-十四烯为原料可较顺利地合成N aAM C14S,其K rafft点为22℃,25℃下CM C为9.2×10-4m o l.L-1,且CM C随温度变化很小,25℃的表面张力为48.2mN.m-1,表明N aAM C14S具有较高的表面活性。     

一种新型水煤浆聚羧酸分散剂大单体的制备

为探索一种优化的聚羧酸系分散剂大单体生产工艺,以衣康酸、聚乙二醇为原料,考察了反应物配比、反应时间、反应温度、催化剂对活性大单体酯化率的影响。实验表明,较佳反应条件为:催化剂为对甲苯磺酸,n(衣康酸)∶n(聚乙二醇)=1∶1.5,反应温度为85℃,反应时间5 h。表面性能研究结果表明,该表面活性剂有较好的表面活性,在25℃下c,mc为5.01 mmol/L,在cmc时的γ=47.1 mN/m,Krafft点<0℃。     

阳离子型表面活性单体(2-丙烯酰胺基)乙基十四烷基二甲基溴化铵的合成及其胶束化行为

以丙烯酸、N,N-二甲基乙二胺及溴代十四烷为主要原料合成了阳离子型表面活性单体(2-丙烯酰胺基)乙基十四烷基二甲基溴化铵(AM C14AB);通过红外光谱与核磁共振谱对AM C14AB的化学结构进行了确认;使用紫外分光光度法测定了N aAM C14S在水中的溶解度,同时采用表面张力测定(环法)与电导测定两种方法测定了AM C14AB在不同温度下的临界胶束浓度(CM C)。实验结果表明,通过酰氯化、酰胺化与季铵化三步反应成功地合成出了丙烯酰胺型阳离子表面活性单体AM C14AB;其K rafft点为21.3℃;25℃下其CM C为6.51×10-4m o.lL-1,对应的表面张力为46.3mN.m-1。     

甜菜碱型Gemini表面活性剂的合成及泡沫排水性能

通过原料的季铵化合成油酸酰胺羟丙基甜菜碱(S18),S18与二卤代烷反应,得到的Gemini表面活性剂(S18-18)。S18-18用红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(1H NMR)进行了表征。在25℃下研究了不同质量浓度的S18-18的表面张力。其临界胶束浓度(CMC)为5.0×10-6 mol/L,表面张力(γcmc)为31.67 mN/m。测定了S18-18的携液率,在清水、250000 mg/L矿化水、质量分数为30%凝析油溶液和质量分数为30%甲醇溶液中,S18-18的携液率分别为90%、76%、63%和79%,数据表明,矿化度、甲醇、凝析油对S18-18的泡沫携液性能影响很小。对比S18与S18-18的携液性能,S18-18的携液性能优于S18。比较3种不同类型表面活性剂与S18-18的液体携带性能,S18-18具有更好的携液性能和泡沫性能。     

系列反应型阳离子Gemini表面活性剂的合成及性能

通过三步反应,以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DM)、环氧氯丙烷(ECH)和3种长链烷基叔胺(十二烷基叔胺、十四烷基叔胺、十六烷基叔胺)为主要原料,合成了3种反应型阳离子Gemini 表面活性剂,即C₁₂-3(OH)-DM、C₁₄-3(OH)-DM和C₁₆-3(OH)-DM。利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、核磁共振仪(¹H NMR)和元素分析仪表征了目标产物结构,通过 DCTA21 表面界面张力仪测定其在水溶液中的表面张力、临界胶束浓度(cmc)以及其热力学常数,并测定了其水溶液的乳化性能和泡沫性能。结果表明:与传统单子季铵盐型表面活性剂相比,Gemini 表面活性剂C_m-3(OH)-DM(m=12,14,16)具有更高的表面活性,其临界胶束浓度(cmc)分别为 0.0265mmol/L、0.0169mmol/L、0.0083mmol/L,对应的表面张力γ_cmc分别为 32.1mN/m、30.1mN/m、27.7mN/m。     

椰油酰氧乙基磺酸钠的合成与性能

以椰子油酸和羟乙基磺酸钠为原料,在催化剂存在下,通过脱水反应制得椰油酰氧乙基磺酸钠,考察了投料摩尔比、催化剂用量、真空度、温度、时间等对反应的影响。最佳反应条件为:n(椰子油酸)/n(羟乙基磺酸钠)=1 3,w(催化剂)=0 5%,真空度25kPa,235℃,反应3h,在该条件下,产物中w(椰油酰氧乙基磺酸钠)=77 0%,羟乙基磺酸钠的转化率为91 3%,产品外观为淡黄色粉末。性能分析结果表明:该产品的表面张力和临界胶束浓度分别为30 11mN/m和1 26×10-3mol/L,在去离子水和c(CaCO3)=0 3mmol/L的硬水中的润湿力分别为448s和440s、发泡力分别为240mm和232mm、去污力(△R)分别为44 6和43 7。     

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℃.     

一种可聚合聚氨酯高分子表面活性剂的合成

以甲苯二异氰酸酯和聚醚为主要原料,合成了一类带有双键的可聚合非离子型聚氨酯高分子表面活性剂。使用FTIR、1HNMR对合成产物的结构进行了表征,采用表面张力仪对其表面活性进行了测定。实验结果表明,由烯丙基聚氧乙烯醚(Mn=1000)和聚氧丙烯醚(Mn=2000)与甲苯二异氰酸酯反应所得产物(Ⅲ),在浓度为0 06mol/L时可使溶液表面张力降至37 6mN/m(25℃),同时所合成的3种不同相对分子质量的产物均具有较低的临界胶束浓度(10-4～10-5mol/L),且在浓度很低时仍然具备较好的降低表面张力的能力(产物Ⅲ浓度为10-6mol/L时,表面张力为51 7mN/m)。     

居贝特十四醇聚氧乙烯醚羧酸钠盐的合成及表面性能

以正庚醇为起始原料,经过Guerbet、Williamson等一系列反应合成出了具有支链结构的居贝特十四醇聚氧乙烯醚羧酸钠盐[C14GA(EO)nCH2COONa,n=1-4]。用IR、NMR测定了所合成的表面活性剂的结构;用滴体积法测定了其表面张力。结果表明:该类表面活性剂有比较好的表面性能,并且随着分子中氧乙烯(EO)单元数的增多,该系列表面活性剂[C14GA(EO)nCH2COONa,n=1-4]的临界胶团浓度(CMC)以及临界胶团浓度时的表面张力(γCMC)降低,分别为:10．50 mmol/L,27．87 mN/m;0．85 mmol/L,26．00 mN/m;0．75 mmol／L,25．20 mN/ m:0．59 mmol/L,25．18 mN/m。讨论了该类表面活性剂的结构与表面活性的关系。