醚化剂GTA的合成及在制备阳离子聚乙烯醇中的应用

以三甲胺(TMA)和环氧氯丙烷(EPIC)为原料,超声条件下合成了醚化剂失水甘油基三甲基氯化铵(GTA),研究了物料配比、反应温度、反应时间对产物收率的影响,确定GTA最优合成工艺条件:n(TMA)∶n(EPIC)=2∶1,反应温度20℃,反应时间4 h,此条件下产物收率72%。用该中间体在碱性条件下对聚乙烯醇进行改性,可制得季铵盐型阳离子聚乙烯醇膜材料,通过正交实验确定季铵盐型阳离子聚乙烯醇最优合成工艺条件:n(GTA)∶n(PVA)=2∶1,反应温度60~70℃,反应时间5 h,p H为10,终产物收率88%。     

酯基Gemini双季铵盐表面活性剂的研究进展

Gemini双季铵盐表面活性剂性能优异但生物和化学降解性差,在Gemini双季铵盐表面活性剂结构中引入酯基官能团可以提升产物性能。酯基Gemini双季铵盐表面活性剂含有酯基和双季铵盐基,具有高表面活性、吸附、絮凝、抗盐、湿润、乳化、杀菌防腐和易生物分解等优点,应用前景广阔。本文综述了酯基Gemini双季铵盐表面活性剂的合成路线、性能和石油化工的应用状况,结合发展需求对酯基Gemini双季铵盐表面活性剂的未来发展进行了分析和展望。     

基于丙二酰胺的不对称双子表面活性剂的合成及其乳化性能

将二(3-二甲氨基丙基)丙二酰胺分别与溴代十六烷和溴代十四烷反应,生成的季铵盐化产物经丙酮-乙腈重结晶,得到含丙二酰胺基的不对称阳离子双子(Gemini)表面活性剂(命名为16-9-14),总收率为45.9%(以溴代十六烷计);利用红外光谱和核磁共振谱表征了合成产物的结构,采用电导法测定了其临界胶束浓度(CMC),采用滴体积法测定了其临界张力(γCMC),进而初步探讨了其发泡沫性能和乳化性能.结果表明,合成的Gemini表面活性剂的CMC为1.57×10-4 mol/L,γCMC为38.45mN/m;其发泡性能和乳化性能优于相应的单子表面活性剂.     

壬基酚聚氧乙烯醚型Gemini季铵盐表面活性剂的合成 及其表面性质的研究

合成了系列壬基酚聚氧乙烯醚型Gemini季铵盐表面活性剂(GNPQA), 用核磁、红外和元素分析对它们的结构进行了表征, 考察了反应条件对转化率的影响, 并用表面张力法和稳态荧光探针法对GNPQA的表面性能及胶束聚集数(N)进行了研究. 结果表明, 较优的反应条件: 反应时间为12 h, 反应温度为70 ℃, 反应原料摩尔比为n(双聚壬基酚聚氧乙烯醚)∶n(三乙胺)∶n(环氧氯丙烷)＝1∶1∶1; GNPQA的临界胶束浓度(CMC)值较相应的单体壬基酚聚氧乙烯醚型季铵盐表面活性剂(NPQA)降低了1～2个数量级, 显示了较高的表面活性; 当GNPQA溶液浓度为5～9倍CMC时, N值随浓度增大而线性增大; 随着氧乙烯(EO)单元数的增长, GNPQA的CMC和N值均逐渐减小; 结合GNPQA的表面性能参数和N值的变化规律, 探讨了这类表面活性剂表面及胶束聚集体的结构形态.     

季铵盐阳离子双酯表面活性剂CDESA的合成研究

以三甲胺、环氧氯丙烷、硬脂酸和硬脂酰氯为原料,在超声条件下反应合成了季铵盐阳离子双酯表面活性剂N,N,N-三甲基-2,3-硬脂酰氧基丙基氯化铵(CDESA)。采用控制单一变量法对CDESA的最佳合成条件进行了探究,实验得出CDESA的最佳合成条件为:超声水浴振动下,n(CMESA)∶n(硬脂酰氯)=1.5∶1.0,反应溶剂为1,4-二氧六环,p H=8,反应时间为3.0 h,反应温度85℃,CDESA的产率达94.39%,熔点为152.2~153.2℃。通过红外光谱和元素分析对CDESA进行了结构表征。     

新型腰果酚双子表面活性剂的合成及表面活性

以天然生物质腰果酚、1,3-二溴丙烷及氯磺酸为原料,通过醚化、磺化及中和三步反应合成了一类新型的腰果酚基磺酸盐双子(Gemini)表面活性剂.采用傅立叶转换红外光谱仪和核磁共振谱仪表征了产物的结构;采用滴体积法测定了腰果酚Gemini表面活性剂的表面张力,研究了水溶液的表面性质,并与相应的单基腰果酚基磺酸盐表面活性剂进行了对比.结果表明:腰果酚Gemini表面活性剂水溶液的临界胶束浓度(cmc)为6.20×10-2 mmol.L-1,远小于相应的单基腰果酚表面活性剂水溶液的cmc(8.40mmol.L-1);其临界表面张力γcmc为36.92mN.m-1,与单基腰果酚表面活性剂水溶液的相近(γcmc为38.41mN.m-1).与此同时,腰果酚Gemini表面活性剂水溶液的最小分子截面积Amin为0.27nm2,比相应的单基表面活性剂水溶液的小得多.     

新型易降解的季铵盐型Gemini表面活性剂的合成

N,N-二甲基丙二胺与脂肪酸(癸酸、月桂酸或肉豆蔻酸)反应制得长链酰胺(3a ～ 3c);3与1,4-二溴丁烷反应合成了新型易降解的季铵盐型Gemini表面活性剂(1a ～1c),其结构经1H NMR和IR表征.测试结果表明,1具有极低的临界胶团浓度、较强的乳化和增溶能力.     

双酯基型Gemini表面活性剂的合成及其性能

以1,4-环己二醇、氯乙酰氯、长链叔胺(RN(CH_3)_2,R=10、12、14、16)为原料,合成了一系列不同长度烷基链的双酯基型Gemini表面活性剂(分别命名为C10-EG-10、C12-EG-C12、C14-EG-C14、C16-EG-C16),用FTIR、NMR(~1H、~(13)C)对中间体及产物进行了表征,并研究了表面活性剂的表面性能及抑菌能力。结果表明:在298.15K时,采用铂金环法测定了合成的4种不同长度烷基链Gemini表面活性剂的临界胶束浓度,C10-EG-C10、C12-EG-C12、C14-EG-C14、C16-EG-C16的CMC值分别为5.495、1.096、0.186、0.045 mmol·L~(-1),与传统单链季铵盐表面活性剂相比,合成的Gemini表面活性剂具有较低的CMC值。胶束化热力学参数结果表明在形成胶束过程中是自发放热的。对合成的4种表面活性剂进行了乳化性能、起泡性能和抑菌测试,C14-EG-C14表面活性剂具有很好的乳化能力;C16-EG-C16 Gemini表面活性剂具有良好的稳泡能力;C10-EG-C10表面活性剂具有良好的抑菌能力。     

三联阳离子表面活性剂的合成及复配性能

以环氧氯丙烷、叔胺、甘油为主要原料,水为溶剂,经过开环、季铵化反应,合成了新型三联季铵盐阳离子表面活性剂(Ⅲ-12-4),得率为86.9%。采用质谱和元素分析测试技术对产物结构进行表征,证明所得产物即为目标产物。通过采用DCA-315型表面张力及动态接触角分析仪对表面张力的测定研究了其与十二烷基硫酸钠(SDS)复配体系的表面化学性质,稳态荧光探针法考察了微极性变化,还得到了胶束聚集数。结果表明,复配体系与单一体系相比,具有更低的临界胶束浓度(cmc)和降低表面张力的效能,表现出协同效应。当n(Ⅲ-12-4)∶n(SDS)=3∶7时,复配体系的临界表面张力(γcmc)和临界胶束浓度分别为16.95mN/m和1.33×10-5mol/L,并且胶束聚集数只有SDS的1/6,混合胶束结构紧密,微极性降低。     

新型含双长链和苄基的有机硅季铵盐的合成

以双十二胺(1)为原料,与氯化苄经取代反应制得中间体苄基双十二胺(2);2与γ-氯丙基三甲氧基硅烷(3)经季铵化反应合成了一种新型的含双长链和苄基的有机硅季铵盐(4),其结构经UV-Vis和FT-IR表征。通过正交实验L9(34)优化了2和4的反应条件。合成2的最佳工艺条件为:以乙腈为溶剂,1 5 mmol,n(1)∶n(Bn Cl)=1.0∶1.2,回流反应20 h,收率80.4%。合成4的最佳工艺条件为:以乙二醇为溶剂,2 5mmol,n(2)∶n(3)=1.0∶1.6,于110℃密闭反应80 h,收率57.8%。     

DMABN测定含溴化钠或正丁醇水溶液中表面活性剂的临界胶团浓度

以对二甲氨基苯甲腈(DMABN)为探针, 测定它在含NaBr或n-C4H9OH的表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(C12TABr)、季铵盐Gemini表面活性剂C12-3-C12·2Br和十二烷基硫酸钠(SDS)水溶液中的第二重荧光对应的强度(Ia)和特征波长(λa)对表面活性剂浓度(c)曲线. 由Ia-c曲线的转折点或λa-c曲线对应的一阶导数极小点可以获得临界胶团浓度(cmc), 扩展了DMABN探针测定表面活性剂cmc的适用性.     

二氯化-N,N-'-二(3-脱氢松香酰氧-2-羟丙基)四甲基乙二胺的合成与性能

研究了Gemini表面活性剂中疏水"尾巴"结构对性质的影响,以脱氢松香酸和环氧氯丙烷为原料合成了中间体3-脱氢松香酰氧-2-羟丙基氯,再与四甲基乙二胺反应,得到1种以脱氢松香酰基为疏水链"尾巴"的对称Gemini型双季铵盐阳离子表面活性剂二氯化-N,N'-二(3-脱氢松香酰氧-2-羟丙基)四甲基乙二胺.在合成工艺条件的基础上,采用IR光谱、MS谱和元素分析测试技术对产物进行了结构确认.结果表明,该产物可降低水的表面张力达34.9 mN/m,临界胶束浓度为1.0×10-4 mol/L.表明具有良好疏水性能的2个大"尾巴"使合成的Gemini表面活性剂更易形成胶束,大大提高了表面活性.     

二氯化-N,N-′-二(3-脱氢松香酰氧-2-羟丙基)四甲基乙二胺的合成与性能

研究了Gemini表面活性剂中疏水"尾巴"结构对性质的影响,以脱氢松香酸和环氧氯丙烷为原料合成了中间体3-脱氢松香酰氧-2-羟丙基氯,再与四甲基乙二胺反应,得到1种以脱氢松香酰基为疏水链"尾巴"的对称Gemini型双季铵盐阳离子表面活性剂:二氯化-N,N′-二(3-脱氢松香酰氧-2-羟丙基)四甲基乙二胺。在合成工艺条件的基础上,采用IR光谱、MS谱和元素分析测试技术对产物进行了结构确认。结果表明,该产物可降低水的表面张力达34.9 mN/m,临界胶束浓度为1.0×10-4mol/L。表明具有良好疏水性能的2个大"尾巴"使合成的Gemini表面活性剂更易形成胶束,大大提高了表面活性。     

荧光探针法测定Gemini表面活性剂C12-2-En-C12·2Br的临界预胶团浓度

以芘丁酸(PBA)为荧光探针测定了30℃时季铵盐Gemini表面活性剂C12-2 -En-C12·2Br水溶液的临界预胶团浓度(cpc)分别为0.029 5(n =1)、0.037 3(n =2)和0.050 1(n=3)mmol/L.结果表明,与通常方法(例如电导等)相比,荧光探针方法能更灵敏地反映二聚表面活性剂的预...     

相转移催化合成2,6,2′,6′-四甲基偶氮苯

以2,6-二甲基苯胺(1)为原料,铁氰化钾和氢氧化钠为缩合剂,采用季铵盐(C8~10H17~21)3N CH3Cl-(A-1)相转移催化合成了2,6,2′,6′-四甲基偶氮苯。正交实验确定最佳反应条件为:150 mmol,n(铁氰化钾)∶n(1)=5∶1,w(A-1)=5%,于95℃反应15 min,收率45.87%。     

在超声条件下三乙胺替代三甲胺合成醚化剂GTA

以液体叔胺三乙胺作反应原料替代三甲胺,在超声条件下合成了环氧氯丙基三乙基氯化铵(GTA),简化了合成工艺,使反应时间缩短了4 h. 最佳合成条件为:超声频率40 kHz,反应温度25 ℃,n(环氧氯丙烷):n(三乙胺)=1:1.5,反应液的pH值7～7.5,反应时间0.5 h. 合成的醚化剂GTA产率为97.61%,环氧值为91.57%,熔点138～140 ℃.     

m-6-m型Gemini双季铵盐表面活性剂与DNA的相互作用

合成了5种m-6-m型Gemini双季铵盐表面活性剂,在对产物结构和表面活性进行分析的基础上,分别采用紫外分光光度法和荧光分光光度法考察了m-6-m型Gemini双季铵盐表面活性剂与DNA的相互作用.结果表明,m-6-m型Gemini表面活性剂的CMC随烷基疏水链的增长呈逐渐下降趋势.几种表面活性剂均没有使DNA的紫外吸收峰发生红移或蓝移现象,说明复合物无嵌插作用或氢键形成,表面活性剂与DNA作用后的吸光度随表面活性剂浓度的增大而增强,当表面活性剂的浓度相同时,吸光度随疏水链的增大而逐渐减弱.Gemini表面活性剂浓度增大导致荧光强度降低,表面活性剂与DNA作用时的猝灭为静态猝灭,随着疏水链长度的增长,荧光猝灭常数降低,表面活性剂与DNA之间的作用力减弱.     

含对苯氧基联接链的羧酸盐Gemini表面活性剂合成及胶团化特性

合成了含对苯氧基联接链的羧酸盐Gemini表面活性剂,研究了其胶团化特性.结果表明,该羧酸盐Gemini表面活性剂具有很低的cmc值,给出了cmc-T(温度)以及lncmc-(m+1)(烷烃链长)的回归方程.计算了胶团化的热力学函数变化,证实胶团化过程来自熵驱动,并表现出焓/熵补偿现象,在所考察的系列中,以(m+1)=11的胶团最为稳定.     

季铵盐型Gemini表面活性剂的胶束化动力学研究

采用停流法并结合Aniannson-Wall理论, 研究了联接基为(CH2)2, (CH2)3, (CH2)4和(CH2)6的季铵盐型Gemini表面活性剂胶束的形成-破坏过程. 动力学的研究结果表明, 胶束形成-破坏过程的弛豫时间(τ2)与联接基的长度、表面活性剂的浓度、反离子的浓度以及温度有关. 随联接基长度的增加, 季铵盐型Gemini表面活性剂胶束形成-破坏过程的弛豫时间缩短. 当温度高于293 K时, 随着反离子浓度的增加, 1/τ2将出现一个最低值. 根据核化焓结果提出了不同的联接基长度的季铵盐型Gemini表面活性剂具有不同的胶束形成-破坏过程的机理.     

丙二酰胺型双子表面活性剂的合成与性能

丙二酸二乙酯经N,N-二甲基-1,3-丙二胺胺解,再与溴代十六烷或溴代十四烷季铵盐化,合成了两种新型含丙二酰胺基Gemini表面活性剂(命名为16-9-16,14-9-14)。产物经乙腈重结晶,收率分别为80、77.6%(以丙二酸二乙酯计)。采用IR、1H-NMR表征了结构,通过电导法测定其临界胶束浓度(CMC)分别为8.13×10-5、1.69×10-4mol.L-1,采用体积滴定法测定其表面张力γCMC为39.22、40.69 mN.m-1。并研究了其乳化、泡沫性能。