羧化月桂醇聚氧乙烯醚马来酸双酯Gemini表面活性剂的合成及应用

摘要

随着经济和社会的快速发展与环境污染的日益加剧，研究和开发高效、环境友好的表面活性剂已成为当务之急。Gemini表面活性剂以其优越的物化性能和应用性能而被誉为“新一代表面活性剂”，极具商业开发价值。本论文研究了羧化月桂醇聚氧乙烯醚马来酸双酯Gemini表面活性剂的合成与性能。
　　 以四种月桂醇聚氧乙烯醚(聚氧乙烯醚链段n=3，5，7，9)、马来酸酐为主要反应物制备了对称月桂醇聚氧乙烯醚马来酸双酯(中间体)，再与反丁烯二酸反应制备羧化月桂醇聚氧乙烯马来酸双酯(终产物)。在中间体合成过程中采用单因素法对催化剂种类和用量、反应物投料比、反应温度等反应条件进行了探讨。月桂醇聚氧乙烯醚马来酸双酯中间体最佳合成工艺为:月桂醇聚氧乙烯醚与马来酸酐的摩尔比为2.0:1.0，最佳催化剂对甲苯磺酸的用量是马来酸酐质量的3%(n=3，5)和5%(n=7，9)，反应温度为200℃(n=3，5)和210℃(n=7，9)。中间体最高转化率分别为95.47%、91.23%、90.75%、88.95%。利用红外光谱和核磁共振谱对产物进行了结构表征。
　　 采用吊环法测定羧化月桂醇聚氧乙烯醚马来酸双酯Gemini表面活性剂的表面性能。临界胶束浓度(CMC)和临界胶束浓度下的表面张力(γCMC)均随着聚氧乙烯醚链段的增长而减小，结果如下:CMC分别为1.46 mmol·L-1、1.35 mmol·L-1、1.26 mmol·L-1、1.12mmol·L-1，γCMC分别为34.17 mN·m-1、33.26 mN·m-1、31.03 mN·m-1、29.98 mN·m-1。
　　 采用国标方法测定了羧化月桂醇聚氧乙烯醚马来酸双酯Gemini表面活性剂的润湿、泡沫、乳化、净洗性能。润湿时间为8.56s、16.32s、14.21s、13.67s；气流法测泡沫性能，其Rv值为0.75、0.65、0.56、0.47，半消泡时间t1/2为82min、96min、105min、121min；豆油/水混合体系下的乳化力14.08min、15.81min、17.69min、18.46min，在正己烷/水混合体系下的乳化力为0.71min、0.95min、1.20min、1.48nun；净洗率为99.96%、101.73%、100.94%、101.06%；分散TiO2的平均粒径分别为242.6nm、228nm、243.5nm、256.6nm；平均Zeta电位为-79.37 mV、-75.02 mV、-71.68 mV、-63.67 mV。
　　 对碳黑油污布的去污力值为51.8%、49.8%、51.3%、50.1%，优于标准洗衣粉；羧化月桂醇聚氧乙烯醚马来酸双酯Gemini表面活性剂对分散红FG分散液的平均粒径分别为307.9nm、322nm、303.3nm、311.5nm，平均Zeta电位值分别为-107.6mV、-101.1mV、-72.16mV、-89.59mV；对分散黄E-3G分散液平均粒径分别为291.3nm、283.3nm、290.8nm、287.3nm，平均Zeta电位值分别为-107.2mV、-108.8mV、-102.8mV、-94.09mV。结合粒径与Zeta电位测试分析结果，产物对分散红FG的分散效果明显，对分散黄E-3G则不理想。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

引言

1.1 Gemini表面活性剂结构

1.2 Gemini表面活性剂研究进展

1.2.1 国外Gemini表面活性剂的研究进展

1.2.2 国内Gemini表面活性剂的研究进展

1.2.3 Gemini表面活性剂在纺织印染中的研究现状

1.2.4 Gemini表面活性剂研究中存在的问题和发展方向

1.3 本文的选题背景和主要研究内容

第二章 CBLEn的合成和表征

2.1 实验药品和仪器

2.1.1 实验药品

2.1.2 实验仪器

2.2 原料预处理

2.2.1 预处理原理

2.2.2 原料的定性分析

2.2.3 原料的定量分析

2.3 实验方法

2.3.1 合成路线

2.3.2 实验步骤

2.4 结果与讨论

2.4.1 双酯化反应条件的优化

2.4.2 羧基化物的纯化

2.4.3 羧基化物的基本性质和表征结果

2.5 本章小结

第三章 CBLEn的性能研究

3.1 实验药品和仪器

3.1.1 实验药品

3.1.2 实验仪器

3.2 表面化学性能及应用性能

3.2.1 表面化学性能

3.2.2 润湿性能

3.2.3 泡沫性能

3.2.4 乳化性能

3.2.5 净洗性能

3.2.6 分散性能

3.3 结果与讨论

3.3.1 表面性能

3.3.2 润湿性能

3.3.3 泡沫性能

3.3.4 乳化性能

3.3.5 净洗性能

3.3.6 分散性能

3.4 本章小结

第四章 CBLEn的应用

4.1 实验药品及仪器

4.1.1 实验药品

4.1.2 实验仪器

4.2 去污实验

4.2.1 实验方法

4.2.2 结果判定

4.2.3 结果与讨论

4.3 分散染料分散实验

4.3.1 实验方法

4.3.2 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 结论

5.2 展望

致 谢

参考文献

附录