传统与双子型壬基苯氧乙酸基表面活性剂的合成和性能

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脂肪酸钠来源天然,无毒、刺激性低,且易生物降解,是一类绿色的表面活性剂。但是脂肪酸钠在中性条件下低温溶解性差,而且不耐硬水,使其应用受到限制。因此,本文将对传统的脂肪酸钠进行改性,在疏水碳链与亲水基羧酸钠之间引入有极化作用的基团,期望改善脂肪酸钠对pH的依赖性,提高它的低温溶解性和耐硬水性能。据报道,Gemini表面活性剂有很高的表面活性,其CMC值较对应的传统型表面活性剂低1-2个数量级;Krafft点(TK)很低,具有优良的低温溶解性能;有更好的增溶性、润湿性、耐硬水性、配伍性等性能。目前Gemini表面活性剂是热点研究领域,因此为改善传统羧酸型表面活性剂的缺点,本文将合成一类新型的羧酸盐型Gemini表面活性剂。本文在普通脂肪酸钠皂的直链烷基中引入苯氧基,合成了一种改性羧酸皂类表面活性剂——壬基苯氧乙酸钠(SNA)。产物采用乙酸乙酯重结晶法提纯,通过两相滴定法和高效液相色谱法(HPLC)相结合测得产品纯度>98%。采用FT-IR和1H-NMR方法对产物结构进行表征。测定了SNA的Krafft点和其在pH7和pH10条件下的表面张力(γ)、CMC值、润湿力(WT)、泡沫力、耐盐性、钙离子稳定性、钙皂分散剂消耗量和乳化力等性能,并与油酸钠(SOA)及十二烷基苯磺酸钠(LAS)作比较。实验结果表明:SNA具有极好的低温溶解性(TK<0°C);不依赖于pH的优秀的润湿性能(WT <25s),远远优于SOA的润湿力(WT>15min);且具有不依赖于浓度的很好的消泡性能。总之,SNA成功改善了传统脂肪酸钠皂依赖pH的缺陷,具有作为羧酸皂类低泡渗透剂的应用潜能。本文以双子骨架双(2-羟基-5-壬基苯)甲烷(BHNM)为原料,直接进行羧甲基化合成了一种新型的Gemini壬基苯氧乙酸基表面活性剂——双(2-羧甲氧基-5-壬基苯)甲烷二钠盐(BCM)。采用乙酸乙酯重结晶和薄层色谱法(TLC)提纯得到纯品,通过HPLC法测得产品纯度>94.5%。采用FT-IR、1H-NMR、ESI-MS对产物的结构进行表征。在此基础上,本文将BHNM先乙氧基化再进行羧甲基化合成第二种羧酸盐型Gemini表面活性剂——双(2-羧甲氧基乙氧基-5-壬基苯)甲烷二钠盐(BCEM)。采用乙酸乙酯重结晶和TLC法提纯,FT-IR、1H-NMR、ESI-MS法对结构进行表征。通过表征证明成功合成了目标产物BCM和BCEM,这是一种新型的羧酸盐型Gemini表面活性剂。对合成的新化合物BCM和BCEM的Krafft点、γ、CMC值、润湿力、泡沫性、耐盐性、钙离子稳定性、钙皂分散剂消耗量以及乳化力等性能进行了测定,并将结果与传统表面活性剂SNA和磺酸盐型Gemini表面活性剂——双(2-羟基-5-壬基苯)甲烷二磺酸钠(BMS)作了对比。实验结果表明:Gemini壬基苯氧乙酸钠类表面活性剂BCM和BCEM的表面活性比SNA和BMS要高得多。BCM的CMC值为1.08×10-4mol/L,BCEM在pH7条件下CMC值为1.43×10-3mol/L,pH10条件下CMC值为1.05×10-4mol/L,比相同pH条件下SNA的CMC值低1个数量级。与SNA相比,BCM的水溶性下降,耐硬水性能没有提高、润湿性、乳化性也较差。BCEM的润湿性、乳化性比SNA低,但其耐盐性、耐硬水性能得到了改善,且具有优异的起泡力和稳泡性。实验结果表明,环氧乙烷(EO)的嵌入改善了羧酸型Gemini表面活性剂的水溶性和耐硬水性能。BCEM因其良好的水溶性、较高的表面活性和优异的起泡、稳泡性能,可代替传统脂肪酸钠应用于洗涤领域。本文成功改善了羧酸盐型传统表面活性剂在中性条件下水溶性差和不耐硬水的缺陷,不仅探究了其潜在的应用,而且对羧酸盐型Gemini表面活性剂的合成、结构-性能关系做了进一步研究,具有一定的理论及应用意义。
其他文献
本文设计、合成了一系列以天然植物来源的甘油聚合改性的新型非离子有机硅表面活性剂(HL-1,2,3,4),并利用红外、核磁共振、元素分析及凝胶渗透层析色谱对产物合成工艺、结构