带有疏水长链表面活性剂—EMAA的合成及溶液性质研究

摘要

表面活性剂(surfactant)因其具有固定的亲水、亲油基团，在溶液的界面能定向排列，使溶液体系的界面状态发生明显变化，广泛应用于精细化工、金属处理、工业清洗、石油开采、农药和日用化工等领域。研究和开发新的表面活性剂具有重要的理论意义和实际价值。
　　本论文研究了带有疏水长链的表面活性剂—2-（N-芥酰-N-甲基胺基）乙酸盐(EMAA)的合成，以芥酸和肌氨酸为原料，合成过程简单、经济，反应条件温和，转化率高。采用核磁氢谱、碳谱、红外光谱、元素分析和流变仪等对产物结构和溶液性能进行了表征。结果表明:EMAA分子存在两个顺反异构体，反式与顺式体的摩尔比为5∶1，其中反式结构更有利于溶液形成胶束。EMAA的临界胶束浓度(cmc)为5.6×10-2mmol L-1，比SDS低两个数量级，说明EMAA具有很强的表面活性和形成胶束的能力。EMAA溶液粘度会随EMAA浓度上升而增加，随温度上升而下降。加入KCl盐，50.0mmol L-1的EMAA溶液粘度先上升后下降，在KCl比例为7％时，溶液粘度达到最大，达1000.0Pa·s。EMAA在溶液中可形成蠕虫状胶束，其溶液具有很高的粘弹性，能够倒立承受自身重量，达到了凝胶的强度标准。另外研究了EMAA溶液pH值的响应性及其对胶束形态影响，在pH值为6.5时形成了囊泡，并伴有很强烈的泛蓝光现象，聚集体尺寸在67.0nm左右。碱性增大时溶液粘度增大，酸性增大时溶液粘度减小并变得混浊，pH值降低到3.0附近时会从溶液中析出白色固体。
　　EMAA与油酸钾和2-（N-油酰-N-甲基胺基）乙酸盐(OMAA)的溶液性质进行比较，结果表明疏水尾链的长度对表面活性剂溶液的流变性能有很大影响，对溶液的耐温性影响不大。研究了不同种类的盐对EMAA溶液粘度的影响，当KCl、NaCl及Na2CO3盐浓度（质量比）分别为3％、2％、2％时，30.0mmol L-1的EMAA溶液粘度达最大，其值分别为600.0Pa·s、27.5Pa·s和70.0Pa·s。CaCl2加入到溶液中会形成白色沉淀，无增粘效果。有机盐四甲基乙二胺与EMAA摩尔比1∶2的溶液在EMAA溶解过程中，粘度经历先增大后减小的过程，完全溶解时形成囊泡。通过不同盐的对比，KCl具有最好的反离子效果。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 表面活性剂结构

1．2 表面活性剂分类

1．2．1 阴离子表面活性剂

1．2．2 阳离子表面活性剂

1．2．3 非离子表面活性剂

1．2．4 两性表面活性剂

1．3 表面活性剂两亲性表现形式

1．4 表面活性剂有序组合体

1．4．1 分子有序组合体形成的能量因素

1．4．2 分子有序组合体形成的熵驱动机理—冰山结构理论

1．4．3 囊泡

1．4．4 蠕虫状胶束及研究现状

1．4．5 临界堆积参数

1．5 本课题的提出与研究内容

第二章 EMAA的合成及表征

2．1 实验部分

2．1．1 实验试剂

2．1．2 实验仪器

2．1．3 EMAA的合成

2．2 结果与讨论

2．2．1 EMAA的FT-IR表征

2．2．2 EMAA的1H NMR表征

2．2．3 EMAA的13C NMR表征

2．2．4 EMAA的元素分析

2．3 小结

第三章 EMAA蠕虫状胶束溶液的影响因素

3．1 实验部分

3．1．1 实验试剂

3．1．2 实验仪器

3．2 结果与讨论

3．2．1 EMAA的临界胶束浓度

3．2．2 pH引发EMAA胶束—囊泡转变

3．2．3 pH值对EMAA溶液流变性能的影响

3．2．4 EMAA浓度对溶液流变性能的影响

3．2．5 温度对EMAA溶液流变性能的影响

3．2．6 KCl浓度对EMAA溶液流变性能的影响

3．3 小结

第四章 EMAA与同系物的对比及不同盐对溶液的影响的对比

4．1 实验部分

4．1．1 实验试剂

4．1．2 实验仪器

4．1．3 OMAA的合成

4．2 结果与讨论

4．2．1 EMAA与油酸钾溶液粘度对比

4．2．2 EMAA与同系物OMAA溶液粘度对比

4．2．3 KCl浓度对EMAA溶液粘度的影响

4．2．4 NaCl浓度对EMAA溶液粘度的影响

4．2．5 NaCl和KCl浓度对EMAA溶液粘度影响的对比

4．2．6 Na2CO3浓度对EMAA溶液粘度的影响

4．2．7 Na2CO3和NaCl浓度对EMAA溶液粘度影响的对比

4．2．8 有机盐对EMAA溶液粘度的影响

4．3 小结

参考文献

致谢

研究生阶段的主要成果