新型甜菜碱两性表面活性剂的合成及性能研究

【摘要】甜菜碱型两性表面活性剂是一种含内盐结构的物质,根据溶液的酸碱性变化,溶液当中可以显示出阳离子、阴离子或者非离子的性质。甜菜碱型两性表面活性剂易溶于水、耐硬水性好,对皮肤刺激性小,织物柔软性好,抗静电性好,有良好的杀菌作用,与各种表面活性剂的相容性好,在日常生活与工业生产中应用广泛。随着人们对产品品质要求的提升,现有的甜菜碱型两性表面活性剂即将不能满足产业的使用要求,新型甜菜碱型两性表面活性剂的开发具有良好的前景。本文设计并合成了五种新型长链烷基甜菜碱型两性表面活性剂xw-10、xw-12、xw-14、xw-16、xw-18,并对其性能进行了初步研究,主要以下内容：1.以N,N-二甲基丙二胺与丙烯酸甲酯为原料,制备了N,N-二(甲氧酰丙基)-N’,N’-二甲基丙二胺,气相色谱分析纯度为98.51%。采用IR、1H-NMR表征了产物的结构,结果表明,化合物符合目标化合物的结构。对其合成工艺进行优化,得出该反应的较佳反应条件为：投料摩尔比N,N-二甲基丙二胺：丙烯酸甲酯=1：3、反应温度40℃,反应时间2.5h。并验证优化条件进行。在优化条件下,收率为62.5%,产品纯度为97%2.N,N-二(甲氧酰丙基)-N’,N’-二甲基丙二胺分别与溴代癸烷、溴代十二烷、溴代十四烷、溴代十六烷、溴代十八烷反应,经氢氧化钠水解,碳酸氢钠中和、甲醇与乙醇萃取、异丙醇洗涤,分别制备出xw-10、xw-12、xw-14、xw-16、xw-18五种表面活性剂,采用IR和1H-NMR表征了其结构,结果表明所合成的化合物符合目标结构。3.采用电导率法求得xw-10、xw-12、xw-14、xw-16、xw-18的CMC(临界胶束浓度)分别为2.24×10-4、2.04×10-4、1.86×10-4、1.78×10-4、1.63×10-4mol/L。滴体积法求得五种表面活性剂的CMC以及γCMC分别为CMC:2.04×l0-4、1.86×10-4、1.72×10-4、1.56×10-4、1.44×10-4mol/L。γCMC:42.01、39.17、37.2、35.76、34.73mN/m结果表明：产物随烷基链的增长,其CMC值和γCMC越来越低,对五种表面活性剂的泡沫、乳化性能进行了测试：xw-10、xw-12、xw-14、xw-16、xw-18的乳化时间为：289、265、176、157、161S,xw-16的起泡性是最好的,xw-14与xw-18具有良好的泡沫稳定性。测定五种表面活性剂的Krafft点均低于0℃,可以在较宽的温度范围内使用。4、以xw-16为胶束催化剂,研究了对苯甲醛与苯乙酮羟醛缩合的催化反应动力学。结果表明：无催化剂条件下,反应表观速率常数k1w与NaOH浓度为线性关系,线性方程为y=3.826×10-4x-1.633×104。采用Menger和Portnoy的胶束相分离模型,求出其缩合速率常数和结合常数分别为klm=3.761×104(s-1)、Ks=652.6。
【作者】薛伟；
【导师】潘忠稳；
【作者基本信息】安徽大学，化学工程，2014，硕士
【关键词】甜菜碱型两性表面活性剂；合成；表面性质；胶束催化；

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