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含酰胺基Gemini阳离子表面活性剂的合成、性能及应用

作　者: 宋聪
导　师: 刘学民
学　校: 江南大学
专　业: 化学工艺
关键词: Gemini阳离子表面活性剂 合成 性能 蒙脱土
分类号: TQ423.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本论文以N,N-二甲基丙二胺、棕榈酸、环氧氯丙烷和脂肪胺（十二胺、十四胺、十六胺）为原料合成了一类新型的含酰胺基Gemini阳离子表面活性剂,并对其表面化学性质及应用性能进行了研究。首先由N,N-二甲基丙二胺和棕榈酸反应生成十六酰胺丙基二甲基叔胺,通过测定反应产物的酸价确定其反应时间为12h,提纯后得率为91%。然后以环氧氯丙烷分别和十二胺、十四胺、十六胺反应合成二（2-羟基-3-氯丙基）烷基胺,产品得率分别为83%、86.6%、84%。最后以十六酰胺丙基二甲基叔胺和二（2-羟基-3-氯丙基）烷基胺为原料反应制备Gemini阳离子表面活性剂。通过对影响目标产物得率的因素进行考察,确定出较优的工艺条件:反应温度86°C、投料比1∶3、反应时间24h、催化剂用量1%。本文测定了含酰胺基Gemini阳离子表面活性剂在玻璃表面上的接触角;用吊环法测定了产品在45°C的表面张力,结果表明,随着碳链长度的增加,表面张力从43.73mN/m增加至46.49mN/m,临界胶束浓度由1.4×10-4mol/L减小到8.24×10-5mol/L,低于十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）的临界胶束浓度1-2个数量级。降低表面张力的能力随碳链长度增加而减小,降低表面张力的效率随碳链长度的增加而增大;Gemini阳离子表面活性剂的胶束反离子结合度K0随温度的升高而减小,胶团化自由能变结果表明表面活性剂离子的胶束缔合过程是一个自发的标准自由能减少的过程;动态激光光散射实验表明,在1×10-3mol/L浓度下,表面活性剂的胶束平均流体力学半径值随着碳链长度的增加,由30.0nm增加到51.2nm,所形成的胶束为非球形聚集体;流变实验表明,产品粘度随着剪切速率的增加而减小,Gemini阳离子表面活性剂c1的粘度随着浓度的增加而逐渐增大,当浓度达到6g/L时,粘度发生突变;Gemini阳离子表面活性剂对甲苯的增溶能力是CTAB的6-8倍,在对液体石蜡的乳化能力上也优于CTAB。初步研究了含酰胺基Gemini阳离子表面活性剂在蒙脱土插层改性中的应用。采用所合成的Gemini阳离子表面活性剂作为有机插层剂应用于钠基蒙脱土的改性,XRD、FTIR、TGA测试结果表明,Gemini表面活性剂已插层到蒙脱土片层间;蒙脱石晶片层间距d001则由原土的1.47nm分别增加到3.42nm、3.68nm和3.48nm,比传统季铵盐阳离子表面活性剂CTAB能更好地撑开晶片层间距;改性后的蒙脱土表面能降低,表面极性减弱,对水中对氯苯酚的吸附量是未改性原土的6倍,对废水中有机物的去除显示了良好的应用价值。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章 绪论  9-17
  1.1 引言  9
  1.2 Gemini 阳离子表面活性剂的结构特点  9-10
  1.3 Gemini 阳离子表面活性剂的研究状况  10
  1.4 Gemini 阳离子表面活性剂的合成方法  10-11
  1.5 Gemini 阳离子表面活性剂的特性  11-13
    1.5.1 Gemini 阳离子表面活性剂的表面/界面活性  11
    1.5.2 Gemini 阳离子表面活性剂与普通表面活性剂的协同效应  11-12
    1.5.3 Gemini 阳离子表面活性剂的胶束形态  12
    1.5.4 Gemini 阳离子表面活性剂的粘度特性  12-13
  1.6 Gemini 阳离子表面活性剂的应用  13-14
    1.6.1 抗菌  13
    1.6.2 抑制金属腐蚀  13-14
    1.6.3 改性蒙脱土和废水处理  14
  1.7 存在的问题和发展方向  14-15
  1.8 选题思想和研究内容  15-17
第二章 含酰胺基Gemini 阳离子表面活性剂的合成与表征  17-35
  2.1 引言  17
  2.2 十六酰胺丙基二甲基叔胺的合成  17-21
    2.2.1 仪器和药品  17-18
    2.2.2 十六酰胺丙基二甲基叔胺的合成  18
    2.2.3 结果与讨论  18-21
  2.3 二（2-羟基-3-氯丙基）烷基胺的合成  21-24
    2.3.1 仪器和药品  21
    2.3.2 二（2-羟基-3-氯丙基）烷基胺的合成  21
    2.3.3 结果与讨论  21-24
  2.4 含酰胺基Gemini 阳离子表面活性剂的合成  24-32
    2.4.1 仪器和药品  24-25
    2.4.2 含酰胺基Gemini 阳离子表面活性剂的合成  25
    2.4.3 产品纯度的测定方法  25-26
    2.4.4 结果与讨论  26-32
  2.5 本章小结  32-35
第三章 含酰胺基Gemini 阳离子表面活性剂的性能研究  35-51
  3.1 引言  35
  3.2 仪器和药品  35
  3.3 实验方法  35-39
    3.3.1 接触角的测定  35-36
    3.3.2 表面张力的测定  36
    3.3.3 反离子结合度及胶团化热力学  36-38
    3.3.4 流体力学半径  38
    3.3.5 流变性能  38
    3.3.6 增溶能力的测定  38-39
    3.3.7 乳化性能的测定  39
  3.4 结果与讨论  39-49
    3.4.1 接触角的测定  39-40
    3.4.2 表面张力与饱和吸附量  40-41
    3.4.3 反离子结合度和胶团化热力学  41-45
    3.4.4 流体力学半径  45-46
    3.4.5 流变性能  46-47
    3.4.6 增溶能力的测定  47-49
    3.4.7 乳化性能的测定  49
  3.5 本章小结  49-51
第四章 含酰胺基Gemini 阳离子表面活性剂在蒙脱土改性中的应用研究  51-57
  4.1 引言  51
  4.2 仪器和药品  51
  4.3 实验方法  51-52
    4.3.1 有机蒙脱土的制备  51-52
    4.3.2 有机蒙脱土的表征  52
    4.3.3 吸附性能研究  52
  4.4 结果与讨论  52-56
    4.4.1 有机蒙托土的红外分析  52-53
    4.4.2 有机蒙托土的热重分析  53-54
    4.4.3 有机蒙脱土的XRD 分析  54-55
    4.4.4 有机蒙脱土对有机物的吸附研究  55-56
  4.5 本章小结  56-57
第五章 结论与展望  57-59
  5.1 结论  57-58
  5.2 展望  58-59
参考文献  59-63
致谢  63-64
附录 作者在攻读硕士学位期间发表和待发表的论文  64

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 试剂与纯化学品的生产 > 表面活性剂 > 离子型表面活性剂 > 阳离子型
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