醇对烷基咪唑Gemini表面活性剂的性质影响研究

摘要

相比于传统表面活性剂，Gemini表面活性剂具备诸多优异性能，其中烷基咪唑Gemini表面活性剂是一类高效的新型表面活性剂，而醇是工业界、日化领域最常用的表面活性剂助剂。近年来，醇对Gemini表面活性剂表面活性和聚集行为的影响也得到了初步的研究。因此研究不同结构的醇对烷基咪唑Gemini表面活性剂表面活性和胶束化行为的影响机理对于促进烷基咪唑Gemini表面活性剂的发展和实际应用有重要意义。同时将有助于选择结构合适的醇助剂去调控烷基咪唑Gemini表面活性剂的表面和溶液性质，从而促进烷基咪唑Gemini表面活性剂的发展和其在日常生活、精细化工领域的实际应用。 本文应用疏水链加入法，合成了两种烷基咪唑Gemini表面活性剂[Cn-4-Cnim]Br2（n=12、14），反应过程分两步进行。通过红外、元素分析、核磁对合成的烷基咪唑Gemini表面活性剂进行表征，结果表明实际合成的产物与理论相符合。利用热重分析仪对烷基咪唑Gemini表面活性剂进行了热重分析和差热分析，考察了不同升温速率下两种表面活性剂的TG曲线、DTG曲线、DTA曲线，结果表明两种表面活性剂的熔点都很低，具备了离子液体的典型特征；随着反应升温速率的增加，表面活性剂的热解反应滞后，热解反应完成所需时间增加。比较两种表面活性剂的活化能、频率因子热解参数可知，随着碳链的增加，活化能、频率因子都增大，表明热解反应更难进行。 应用多种方法研究了三种短链醇（乙醇、正丙醇、正丁醇）对烷基咪唑Gemini表面活性剂[Cn-4-Cnim]Br2（n=12、14）的表面活性、胶束化行为等的影响。表面张力法研究短链醇对表面活性剂表面张力及CMC、γcmc、Amin、Γmax、Πcmc等表面参数的影响；结果表明短链醇可以明显降低表面活性剂溶液的表面张力值，增大溶液的CMC，对表面活性剂溶液的Πcmc、Γmax、Amin等吸附参数影响较大。电导率法研究短链醇对表面活性剂CMC、胶束离子化度(α)，反离子结合度(K)等胶束化过程热力学参数的影响；结果表明三种短链醇对表面活性剂溶液的α、K的影响不具备明显规律；常温常压下所有体系都是热力学稳定体系，胶束化过程均是自发过程；低温下的胶束化过程是熵驱动过程，高温时的胶束化过程是焓熵共同驱动过程。稳态荧光光谱及荧光淬灭光谱法研究醇对表面活性剂CMC和平均胶束聚集数的影响；研究发现，短链醇可以降低表面活性剂的平均胶束聚集数，短链醇的碳链越长，这种影响效果越明显。动态光散射法测定短链醇对表面活性剂溶液平均胶束粒径的影响；短链醇能够明显增大平均胶束粒径，短链醇的碳链越长，平均胶束粒径越大。界面扩张流变实验中，两种表面活性剂的ε、εd随着表面活性剂溶液浓度的增大，先逐渐增大，后逐渐减小，最后基本保持不变；各表面活性剂溶液体系ε、εd随着扩张频率的增大而有增大的趋势，这种趋势并不明显；在扩张频率增大的过程中，ηd出现一个极大值。加入短链醇后，在ε、εd、ηd均有不同程度的增大，并且短链醇的疏水链越长，ε、εd、ηd的增加值越大，并没有改变总体的趋势。

目录

第一章 绪论

1.1 Gemini表面活性剂概述

1.2 Gemini表面活性剂的结构与分类

1.3 Gemini表面活性剂的研究进展

1.4添加剂对表面活性剂性能的影响

1.4.1 同系物的影响

1.4.2无机盐对表面活性剂体系性能的影响

1.4.3有机物质对表面活性剂性能的影响

1.4.4不同类型表面活性剂之间的相互的影响

1.5研究方法

1.5.1 表面张力法

1.5.2 电导率法

1.5.3 光散射法

1.5.4 荧光法

1.5.5界面扩张流变法

1.6 本文的研究内容及研究意义

1.6.1 研究内容

1.6.2 研究意义

第二章 烷基咪唑Gemini表面活性剂的合成、表征及热分解研究

2.1 引言

2.2实验仪器和药品

2.2.1 实验仪器

2.2.2 实验药品

2.3烷基咪唑Gemini表面活性剂的合成

2.3.1 合成路线

2.3.2合成步骤

2.4烷基咪唑Gemini表面活性剂的表征和热分解行为研究

2.4.1 实验方法

2.4.2 结果与分析

2.5本章小结

第三章 醇对烷基咪唑Gemini表面活性剂的性质影响研究

3.1 引言

3.2实验仪器与药品

3.2.1 实验仪器

3.2.2 实验药品

3.3 实验方法及理论基础

3.3.1表面张力法测各溶液的CMC及各界面参数

3.3.2电导率法测各溶液体系的CMC、反离子结合度及热力学参数

3.3.3荧光法测表面活性剂溶液的CMC和平均胶束聚集数

3.3.4动态光散射法测胶束粒径大小

3.3.5界面流变法测短链醇对烷基咪唑Gemini表面活性剂的影响

3.4 结果与讨论

3.4.1 短链醇对烷基咪唑Gemini表面活性剂CMC及各界面参数的影响

3.4.2短链醇对烷基咪唑Gemini表面活性剂热力学影响的性质研究

3.4.3 荧光法测短链醇对烷基咪唑Gemini表面活性剂CMC及胶束聚集数的影响

3.4.4 动态光散射法测短链醇对烷基咪唑Gemini表面活性剂胶束粒径大小的影响

3.4.5 界面流变法测短链醇对烷基咪唑Gemini表面活性剂的影响

3.5本章小结

结论

参考文献

致谢