多聚季銨鹽表面活性劑的合成與性能研究.pdf

1、本文以短鏈?zhǔn)灏泛弯宕闉樵?異丙醇為溶劑,通過(guò)季銨化反應(yīng)合成了兩個(gè)系列的多聚季銨鹽表面活性劑(m-2-m型和m-2-m-2-m型,m=12、14、16、18),并對(duì)其表面化學(xué)性能和應(yīng)用性能進(jìn)行了研究。
　　 以四甲基乙二胺分別和RBr(R=C12H25、C14H29、C16H33、C18H37)反應(yīng)合成m-2-m型二聚季銨鹽表面活性劑；以五甲基二乙烯三胺分別和RBr(R=C12H25、C14H29、C16H33、C18H37)

2、反應(yīng)合成m-2-m-2-m型三聚季銨鹽表面活性劑。通過(guò)測(cè)定產(chǎn)率隨時(shí)間的變化關(guān)系,確定出較佳的反應(yīng)時(shí)間為:m-2-m型為26～28h,m-2-m-2-m型為40～44h,產(chǎn)率均大于75％。通過(guò)溴酚藍(lán)兩相滴定法測(cè)活性物含量確定了產(chǎn)品的純度,純化后活性物含量均在95％以上。采用IR、MS、1HNM-R等手段對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征,結(jié)果表明合成產(chǎn)物為目標(biāo)產(chǎn)物。
　　 通過(guò)滴體積法測(cè)定了多聚季銨鹽表面活性劑在45℃時(shí)的表面張力,結(jié)果表明:八

3、種產(chǎn)品均具有很強(qiáng)的表面吸附能力和膠束生成能力。二聚、三聚季銨鹽表面活性劑的cmc分別為1.10×10-4～1.03×10-3mol·L-1和4.90×10-5～7.99×10-4mol·L-1,γcmc分別為31.39～45.05mN·m-1和37.42～43.96 mN·m-1,C20分別為6.40×10-5～2.96×10-4mol·L-1和8.00×10-6～2.42×104 mol·L-1。隨著碳鏈長(zhǎng)度由12延長(zhǎng)至18,cmc、

4、C20逐漸減小,γcmc略有增大。因此,隨著烷基鏈長(zhǎng)度增加,多聚季銨鹽表面活性劑形成膠束的能力增強(qiáng),降低表面張力的效率增大,降低表面張力的效能降低。飽和吸附量I-∞均為正吸附,且隨著碳鏈增長(zhǎng),I-∞減小,Acmc增大。表面張力法、電導(dǎo)法、熒光探針?lè)ㄈN方法測(cè)定cmc的結(jié)果基本吻合,表面張力法與電導(dǎo)法測(cè)得的cmc數(shù)值較為接近；與傳統(tǒng)表面活性劑CTAB相比,多聚季銨鹽表面活性劑的cmc降低了1～2個(gè)數(shù)量級(jí),表明其具有更高的表面活性?？疾炝藴?/p>

5、度對(duì)多聚季銨鹽表面活性劑表面化學(xué)性能的影響,發(fā)現(xiàn)隨著溫度升高,cmc增大,C20減小,γcmc減小,I-∞減小,Acmc增大。膠團(tuán)化熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果表明,多聚季銨鹽表面活性劑的膠團(tuán)化為熵驅(qū)動(dòng)的自發(fā)過(guò)程,且升高溫度有利于膠團(tuán)化過(guò)程進(jìn)行。泡沫性能測(cè)定結(jié)果表明,隨著烷基鏈長(zhǎng)增加,多聚季銨鹽表面活性劑的發(fā)泡性逐漸降低,穩(wěn)泡性逐漸增強(qiáng)；鏈長(zhǎng)為C12的多聚季銨鹽產(chǎn)品具有與單季銨鹽DTAB相當(dāng)?shù)陌l(fā)泡性和更強(qiáng)的泡沫穩(wěn)定性。
　　 通過(guò)紫外-可見(jiàn)光

6、譜法研究了多聚季銨鹽表面活性劑與兩種陰離子偶氮染料甲基橙(MO)、剛果紅(CR)在水溶液中的相互作用。加入多聚季銨鹽表面活性劑后,兩種染料的紫外-可見(jiàn)吸收光譜均發(fā)生了明顯變化。當(dāng)表面活性劑濃度遠(yuǎn)低于cmc時(shí),表面活性劑一染料聚集體的形成使得吸收帶藍(lán)移并伴隨著吸光度下降；進(jìn)一步增加表面活性劑濃度至cmc附近時(shí),引起染料增溶于表面活性劑膠束的特征吸收,染料所處微環(huán)境的變化使得吸收帶藍(lán)移距離減小甚至出現(xiàn)紅移現(xiàn)象,并伴隨著吸光度增大。多聚季銨鹽