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基于短氟碳链的含氟表面活性剂的合成及性能研究

作　者: 王美云
导　师: 王明刚
学　校: 山东大学
专　业: 应用化学
关键词: 氟表面活性剂单链 Gemini 合成性能
分类号: TQ423
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

含氟表面活性剂因其具有高表面活性、优良的化学稳定性和热稳定性以及卓越的憎水憎油性,而被广泛应用于日用品领域及各工业领域。开发高效环境友好型含氟表面活性剂已成为当务之急。本文以二甲胺、二正丁胺和己二胺等廉价胺和3-全氟己基-1,2-环氧丙烷为原料合成了系列含氟单链型及Gemini型表面活性剂。产物种类包括季铵盐型、铵盐型和磺酸盐型三种含氟表面活性剂。主要取得了以下成果：1.表面活性剂的合成及结构表征。首先二甲胺、二正丁胺和己二胺与3-全氟己基-1,2-环氧丙烷进行开环反应,得各种易于引进亲水基团的含氟中间体,再通过季铵化、胺化及磺化反应分别得到相应的季铵盐型、胺盐型和磺酸盐型氟表面活性剂。通过红外(FT-IR)、氢谱(1H NMR)、氟谱(19F NMR)和质谱(MS)等手段对终产物进行了结构分析及表征。2.表面活性剂的性能表征。本文重点对Gemini型含氟表面活性剂进行了性能研究。利用表面张力法和电导法研究了各表面活性剂的临界胶束浓度(cmc)、表面张力(γ)、抗盐性、耐温性、表面最大吸附量(Γmax)、分子最小吸附面积(Amin)及其热力学参数(△Gagg0,△Gads0,△Hagg0,-T△Sagg0)。此外,还通过接触角仪表征了Gemini型表面活性剂的润湿性。结果表明：Gemini型表面活性剂的cmc要比单链表面活性剂的cmc低2-3个数量级；相同浓度时Gemini型表面活性剂使水溶液表面张力降低的程度远远大于单链含氟表面活性剂。Gemini型氟表面活性剂具有良好的耐温性及抗盐性；Gemini型氟表面活性剂的润湿性能随浓度的增大而增强。热力学函数的考察结果表明：2C6FC3-Me.HCl(Gemini胺盐)和2C6FC3-Sul(Gemini磺酸盐)的胶束化过程是熵驱动过程,但2C6FC3-Me(Gemini季铵盐)的胶束化过程在低温下是熵驱动过程,而在高温下则是焓驱动过程。

全文目录

目录  4-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
符号说明  9-10
第一章前言  10-23
  1.1 氟表面活性剂的分类和特性  10-13
    1.1.1 氟表面活性剂的分类  10-12
    1.1.2 氟表面活性剂的特性  12-13
  1.2 氟表面活性剂的合成方法  13-16
  1.3 氟表面活性剂的应用  16-18
    1.3.1 在工业部门的应用  16-17
    1.3.2 在消防部门的应用  17-18
    1.3.3 在其它行业的应用  18
  1.4 Gemini型表面活性剂  18-22
    1.4.1 Geimin型表面活性剂的结构和分类  19-20
    1.4.2 Geimin型表面活性剂的优异性质  20-21
    1.4.3 Geimin型表面活性剂性能的影响因素  21-22
  1.5 本课题的研究意义和主要研究内容  22-23
第二章单链季铵盐型及铵盐型阳离子氟表面活性剂的合成及性能表征  23-35
  2.1 实验部分  23-32
    2.1.1 主要试剂  23-24
    2.1.2 主要仪器  24
    2.1.3 3-全氟己基-1,2-环氧丙烷(PFOP)的制备  24-25
    2.1.4 含氟中间体3-全氟己基-2-羟基丙基二甲胺的制备  25
    2.1.5 3-全氟己基-2-羟基丙基二甲胺盐酸盐的制备及结构表征  25-27
    2.1.6 3-全氟己基-2-羟基丙基三甲基碘化胺的制备及结构表征  27-28
    2.1.7 3-全氟己基-2-羟基丙基二正丁胺盐酸盐的制备与表征  28
    2.1.8 3-全氟己基-2-羟基丙基二正丁胺盐酸盐的制备及结构表征  28-30
    2.1.9 3-全氟己基-2-羟基丙基二正丁基甲基碘化胺的制备及结构表征  30-32
  2.2 结果与讨论  32-34
    2.2.1 表面张力γ及cmc的测定  32-33
    2.2.2 测试结果分析  33-34
  2.3 本章小结  34-35
第三章 Gemini型铵盐、季铵盐及磺酸型氟表面活性剂的合成及结构表征  35-45
  3.1 实验部分  35-44
    3.1.1 主要试剂  35
    3.1.2 主要仪器  35-36
    3.1.3 含氟中间体N,N’-二(3-全氟己基-2-羟基丙基)己二胺的合成及其结构表征  36-37
    3.1.4 N,N'-二(3-全氟己基-2-羟基丙基)己二胺盐酸盐的合成及其结构表征  37-39
    3.1.5 N,N'-二[二甲基-(3-全氟己基-2-羟基丙基)胺]己烷碘化物的合成及其结构表征  39-41
    3.1.6 N,N'-二(3-全氟己基-2-羟基丙基)-N,N'-二磺丙基己二胺的合成及其结构表征  41-44
  3.2 本章小结  44-45
第四章 Gemini型铵盐、季铵盐及磺酸型氟表面活性剂的性能表征  45-62
  4.1 实验部分  45-46
    4.1.1 主要试剂及仪器  45
    4.1.2 测试条件  45-46
  4.2 结果与讨论  46-61
    4.2.1 表面张力γ及cmc的测定  46-48
    4.2.2 电导率的测定  48-55
    4.2.3 盐浓度对表面活性剂表面活性的影响  55-57
    4.2.4 温度对表面活性剂表面活性的影响  57-58
    4.2.5 Gemini型表面活性剂的润湿性能  58-61
  4.3 本章小结  61-62
参考文献  62-71
致谢  71-72
本人在硕士期间发表的文章  72-73
学位论文评阅及答辩情况表  73

基于短氟碳链的含氟表面活性剂的合成及性能研究

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