以全氟丁基为基础的具有高表面活性的氟表面活性剂

氟表面活性剂的环境和生物降解问题是最近的热点,特别是全氟长链(≥C8)氟表面活性剂的应用限制乃至禁用已成为必然趋势.本文合成了一种以短链的全氟丁基为基础的阳离子氟表面活性剂,N-[3-(二甲基胺基)丙基]全氟丁基磺酰胺盐酸盐(C4F9SO2NH(CH2)3NH(CH3)2+Cl-,简称为PFB-MC).该表面活性剂适用于强酸性环境,具有极高的表面活性,其溶液最低表面张力(19.80mN·m-1)和通常的氟表面活性剂相当.通过表面张力方法得到了固定pH(pH=2.6-2.7)情况下PFB-MC的表面张力-浓度对数(γ-lgc)曲线,以及该pH下外加盐([NaCl]=0.1mol·L-1)对表面张力的影响;并进一步研究了pH对PFB-MC在其临界胶束浓度(cmc)前后的表面张力的影响.

全固态复合pH传感器的研制与应用

研制了一种可用于直接测定固体、半固体及糊状物表面和内部pH值的新型全固态复合pH传感器，并详细研究了该传感器的制备工艺、性能、测试条件和干扰物的影响。结果表明，该pH传感器内阻低、响应快、测量范围宽（pH1～13）、测量精度高、重现性好，响应斜率为（56＋1．0）mV／pH，温度系数为-O．782mV／C。除能用于与玻璃电极相同的测定领域外。还可广泛用于临床检验、食品加工、生物化工、环境监测、皮革和造纸工业、土壤普查及文物档案保护等领域pH值的直接、原位无破损测量。

烯丙基聚醚改性四硅氧烷表面活性剂的表面活性和润湿性能

通过1,1,1,3,5,7,7,7-八甲基四硅氧烷与不同聚合度的烯丙基聚氧乙烯醚反应合成了系列烯丙基聚醚改性四硅氧烷表面活性剂(TESE),用1HNMR和29SiNMR对产物进行了表征。通过对表面张力和接触角的测定,研究了其水溶液的表面活性以及在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)和PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)基板上的润湿性能,同时探究了其在水中的溶解性以及亲水基结构(聚醚EO链长)对其表面活性和润湿性能的影响。结果显示,这类表面活性剂具有优异的表面活性和良好的润湿性能。随着EO链长的增加,TESE的表面活性存在最佳EO链长(EO单元数为8)。其中,在较短EO链长的一定范围内,TESE水溶液的最低表面张力(γcmc)变化幅度均较小,而EO链长超出一定范围后,γcmc增大幅度较为显著;TESE的润湿性能,在EO单元数小于12时变化不大,当EO单元数超过12时明显减弱。

有机硅改性磷酸化蓖麻油的合成

以蓖麻油为主要原料,经醇解反应、与有机硅接枝、磷酸化反应合成了加脂剂含硅磷酸化酯交换蓖麻油。通过红外光谱、凝胶渗透色谱等确定了合成产物的结构、组成和相对分子质量,并对各步反应条件进行了优化实验:当蓖麻油与丁醇的摩尔比为1(∶3-4)时,蓖麻油的酯交换深度比较理想;反应温度在80-90℃时,接枝率可达85%以上;在较低的温度下,蓖麻油接枝产物可以发生磷酸化反应,生成的磷酸化蓖麻油平均相对分子质量为1 200左右,乳液稳定。

N-[γ-(二烷基氨基)烷基]全氟丁基酰胺类表面活性剂的合成及其表面活性

以全氟丁酸为原料,通过酰化与酰胺化反应合成了新型中间体[C4F7ONH(CH2)n N(CH3)2(n=2或3)](3和4);3或4分别与四种不同碳链长度的溴代烷烃经季铵化反应合成了两类共8个新型的N-[γ-(二烷基氨基)烷基]全氟丁基酰胺类阳离子含氟表面活性剂(6a^6d和7a^7d),其结构经1H NMR表征。表面活性测定结果表明,6和7水溶液的表面张力在22.251 mN·m-1~33.301 mN·m-1,CMC在37.8 mmol·L-1~49.5 mmol·L-1,最小截面积在0.607 nm2~0.626 nm2。

全氟壬烯氧基苯磺酸钠与烷基季铵盐的相互作用

通过六氟丙烯三聚体(全氟壬烯)氧基苯磺酸钠(C9F17OC6H4SO3Na,OBS)与阳离子碳氢表面活性剂CnNR[CnH2n+1N(CH3)3Br,CnNM,n=8,10和CnH2 n+1N(CH2CH3)3Br,CnNE,n=8,10,12]复配,研究了OBS与CnNR的摩尔比、CnNR疏水链长及CnNR亲水基团大小对此类阴、阳离子碳氟-碳氢表面活性剂混合体系的临界胶束浓度(cmc)、最低表面张力(γcmc)、总饱和吸附量(Γtm)及极限分子面积(Amin)的影响.结果表明,通过与CnNR复配,OBS的cmc和γcmc均大幅下降,达到了全面增效的结果.不同摩尔比的OBS-C8NE混合体系中,摩尔比为1∶1时表面活性最好,cmc和γcmc均最小;偏离等摩尔比时,OBS过量时混合体系的cmc小于C8NE过量时混合体系的cmc,但γcmc相差不大.与单体系相比,OBS-C8NE混合体系的Γtm明显增大、Amin明显变小.OBS与不同疏水链长的CnNE复配时,cmc的变化规律为C8NE>C10NE>C12NE,表明CnNE疏水链长的增加能降低混合体系的cmc.通过比较CnNM和CnNE(n=8,10)的表面活性发现,改变混合体系中CnNR的亲水基团大小对混合体系的表面活性无明显影响.

含硅柔软剂的研制及在皮革中的应用

根据八甲基环四硅氧烷 (D4)单体在乳化剂作用下 ,乳液聚合机理 ,研究了各种因素对乳液稳定性的影响及在皮革中的应用。结果表明 ,D4阳离子乳液聚合中 ,加入少量非离子表面活性剂 ,采用开环温度 80℃ ,开环时间 2h ,聚合温度 4 0～ 6 0℃ ,聚合时间 7h ,得到稳定的阳离子羟基硅油乳液 ;用自制的非离子表面活性剂与阳离子羟基硅乳按质量比为 4 5∶1 0的配比得到柔软剂SE - 3,该柔软剂表面张力 4 6 16mN/m ,黏度 9 4Pa·s,乳液稳定 ;将SE - 3用于皮革柔软处理 ,经处理后革样的各种感观指标如抗张强度、规定负荷伸长率、断裂伸长率、透水性明显优于原革样。

全固态复合碳纤维氧化钨pH传感器的研制及应用

采用电化学修饰法制备了一种可直接测定固体、半固体及糊状物表面和内部pH值的传感器,并对该传感器的制备工艺、性能、测试条件和干扰物的影响进行了讨论。结果表明:该传感器内阻低,响应时间快(小于25 s),测量范围广(pH 2～12),准确度高,重复性好,响应斜率为60.01 mV/pH。该传感器除了能用于传统领域外,还可用于临床检测、食品加工、生物化工等领域。

以六氟丙烯二聚体为基础的表面活性的合成与性能

以六氟丙烯二聚体为原料,与2-二甲氨基乙胺反应制取了中间体N,N-二甲基-N'-(2-三氟甲基-1-五氟乙基)全氟丙烯基乙二胺,然后分别与四种不同碳链长度的溴代烷烃进行季铵化反应,得到四种季铵盐型含氟阳离子表面活性剂。经表面张力测试发现四种产物均有较好的表面张力性能,其水溶液的最低表面张力均接近25 mN·m-1,优于传统的碳氢表面活性剂;经接触角测试发现四种含氟表面活性剂均可以将水在PET(对苯二甲酸乙二醇酯)和石蜡界面上的接触角降低到20°左右,对水在疏水界面上的铺展有很好的促进作用。探讨了亲水头基大小对该类氟表面活性剂的影响,结果表明改变亲水头基大小对该类氟表面活性剂影响不大,并通过分析指出对其表面活性和润湿性能起主要作用的是氟碳链疏水端。它们的细微差别可以从疏水基团的排列形态和溶液表面的吸附状态角度解释。

N-(3-二甲氨基)丙基全氟烷基磺酰胺盐酸盐的表面活性

全氟烷基磺酰氟与3-二甲氨基丙胺的缩合产物用盐酸酸化制备了具有不同长度全氟烷基的阳离子氟表面活性剂（CnF2n＋1SO2NH（CH2）3NH（CH3）2^＋Cl^-,n=4,6,8,简称PFB-MC,PFH-MC和PFO-MC）。用滴体积法测定了pH=2.6-2.7时该类表面活性剂单体系及加盐（0.1 mol·L^-1NaCl）后的表面张力。随着氟碳链长增加,临界胶束浓度（cmc）减小,但表面饱和吸附量降低（单分子极限吸附面积增大）;单体系最低表面张力（γcmc）PFH-MC最小（15.02 mN·m^-1）,明显低于PFB-MC,而PFO-MC与PFH-MC的γcmc相比反略有上升。外加盐能降低体系的cmc,但由于过量盐酸的存在对γcmc无明显影响。研究了表面活性剂在cmc前后的表面张力随pH的变化,发现酸度增强到一定值后表面张力急剧下降。结果表明该系列表面活性剂适用于强酸性环境、抗盐且具有极高的表面活性。

聚醚改性有机硅表面活性剂的合成及产物性状的影响因素研究

以不同相对分子质量的烯丙基聚氧乙烯醚和不同含氢量的含氢硅油为原料,在氯铂酸催化下进行硅氢加成反应制备了系列聚醚改性有机硅表面活性剂。通过对浑浊产物静置分层后的上、下层以及澄清产物分别进行核磁共振波谱分析,证明了将产物是否均一透明作为判定较佳反应条件的依据是可靠的。采用全面实验方案,综合考察了反应温度、反应时间和催化剂用量的影响,以产物性状是否无色透明为指标得出较佳反应条件:在烯丙基聚氧乙烯醚和含氢硅油的摩尔比n(C=C)∶n(Si-H)=1.2∶1的前提下,反应温度为100℃,反应时间为6 h,催化剂用量为1.03×10-4mol.L-1(以铂原子计)。考察了硅油含氢量和聚醚相对分子质量对产物性状的影响,结果表明,硅氢化过程中低含氢量的硅油和低相对分子质量的聚醚易得到均相透明的产物。

N-[γ-(二烷基氨基)烷基]全氟辛基磺酰胺类阳离子氟表面活性剂的合成及性质

以全氟辛基磺酰氟(C8F17SO2F)和N,N-二烷基氨基烷基二胺〔NH2(CH2)nNR2(n=2,3;R=—CH3,—CH2CH3)〕为原料,合成了4种N-[γ-(二烷基氨基)烷基]全氟辛基磺酰胺〔C8F17SO2NH(CH2)nNR2〕,然后用盐酸酸化和用碘甲烷季铵化分别得到相应的4种盐酸盐〔C8F17SO2NH(CH2)nN+HR2Cl-〕和4种季铵盐〔C8F17SO2NH(CH2)nN+R2(CH3)I-〕。研究了该阳离子氟表面活性剂在水中的溶解性和表面活性,探讨了中间基团(碳氢间隔基)长度和亲水头基大小对该阳离子氟表面活性剂性能的影响。结果表明,适度改变中间碳氢间隔基长度和亲水头基大小对该阳离子氟表面活性剂的溶解性影响较大,但对其表面活性的影响不明显,可归因于该类氟表面活性剂的氟碳链的疏水效应太强,掩盖了中间碳氢间隔基长度和亲水头基大小对其疏水性的影响。它们的细微差别可以从溶解性、溶液表面的吸附状态、空间位阻和电荷密度角度解释。

碳纳米管修饰电极的现状

对碳纳米管的分类,碳纳米管修饰电极的制备方法和应用作了综述,对碳纳米管修饰电极的发展趋势作了简短展望。

氧化镍薄膜电致变色特性及机理研究

利用溶胶凝胶浸镀法选择了合适的溶剂和助剂及加料方式制得了稳定性高的溶胶,然后在ITO导电玻璃表面进行镀膜,通过对薄膜循环伏安曲线、透射率及X光电子能谱(XPS)的测定,分析了氧化镍薄膜的电致变色范围及薄膜的热处理条件,提出了氧化镍薄膜电致变色的机理。

氧化镍薄膜的制备与分析

以硝酸镍为起始原料,采用溶胶-凝胶法制得高稳定性的溶胶体系,用浸镀法在玻璃表面镀膜,研究了不同物质配比对溶胶稳定性和成膜性的影响,利用DTA、IR、XRD分析了凝胶和薄膜的结构,确定了氧化镍薄膜的制备条件;溶胶制备温度为60～80℃,pH=4,镀膜热处理温度为300～350℃,时间2h。

季铵盐类Gemini表面活性剂的合成与表面活性

将对苯二甲酸用二氯亚砜酰氯化后,与N,N′-二甲基-1,2-乙二胺反应,合成了N,N′-二[2-(二甲胺基)乙基]对苯二甲酰胺,再分别与3种不同长度碳链的正构溴代烷烃进行季铵化反应,合成了3种季铵盐类阳离子Gemini表面活性剂.通过1HNMR和IR确认了目标产物的结构.表面张力测试表明,3个季铵盐类阳离子Gemini表面活性剂均有较好的表面活性,其水溶液最低表面张力为29.85 mN/m.乳化性能测试表明,3种季铵盐类阳离子Gemini表面活性剂随着疏水碳链长度的增加,对煤油/水体系的乳化稳定时间延长.

聚氨丙基甲基倍半硅氧烷纳米球制备及性能研究

以甲基三乙氧基硅烷(MTES)为前驱体,γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)为改性剂,氢氧化钠(NaOH)为催化剂,十二烷基磺酸钠/脂肪醇聚氧乙烯醚(SDS/AEO-9)为复合乳化剂,通过水解缩合反应在水溶液中,制得聚氨丙基甲基倍半硅氧烷(PAMSQ)纳米球,研究了单体配合比、加料方式、NaOH及复合乳化剂用量等因素对PAMSQ乳液粒径的影响。用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和核磁共振波谱仪(1 H-NMR)对产物结构进行了表征;用纳米粒度表面电位分析仪、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)分别对PAMSQ的平均粒径、微观形态和晶型进行了测定。结果表明,PAMSQ具有预期的结构;控制NaOH的浓度在4.5~20.0mmol/L,SDS和AEO-9的用量0.75%~0.95%(wt,质量分数),可制得一系列耐热性好、呈不定型结构、球形度规整、粒径30~150nm范围的PAMSQ纳米球。

聚羧基/甲基倍半硅氧烷纳米杂化乳液的合成与表征

以甲基三乙氧基硅烷(MTES)为前驱体,γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)和马来酸酐(MA)制得羧基硅烷(CTES)为改性剂,氢氧化钠(NaOH)为催化剂,脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO_3/AEO_9)为复合乳化剂,通过水解-缩合反应在水溶液中制得了一系列聚羧基/甲基倍半硅氧烷(PCMSQ)纳米杂化乳液.研究了乳化剂用量、催化剂浓度和油水比对PCMSQ纳米球平均粒径和微观形态的影响.用FTIR、XPS、DLS、SEM和TGA等对PCMSQ纳米球的结构、粒径、微观形态和耐热稳定性进行测定.结果表明,PCMSQ纳米球具有预期的结构和良好的耐热稳定性,且当w_((AEO_3/AEO_9))为0.36%~0.54%,NaOH浓度为25~50mmol·L^(-1)和油水比为1∶10~1∶12时,制得的PCMSQ平均粒径介于100~200nm、大小均一,呈单分散性且球形度规整.

1-(4-安替比林偶氮)-2-羟基-4-二甲苯胺的合成及其与铜(Ⅱ)显色反应的研究

合成了新显色剂1-（4-安替比林偶氮）-2-羟基-4-二甲苯胺（APHMA），并研究了其与Cu（Ⅱ）的显色反应。在pH4．0的HAc-NaAc缓冲介质中，APHMA与Cu（Ⅱ）生成2：1稳定络合物，最大吸收波长为560nm，摩尔吸光系数为2．36×10^4L·mol^-1·cm^-1，Cu量在0～1．0μg／mL内符合比耳定律。已用于食品中铜的分析。

全氟壬烯氧基苯磺酸钠与四丁基溴化铵的相互作用

通过全氟壬烯氧基苯磺酸钠(C9F17OC6H4SO3Na,OBS)与四丁基溴化铵(TBAB)的复配,研究了OBS与TBAB复配体系的表面性能和润湿性能。在不同摩尔比下碳氟表面活性剂与季铵盐复配体系的临界胶束浓度(cmc)、最低表面张力(γcmc)、复配体系的总饱和吸附量(Γtm)和极限分子面积(Amin)的研究结果表明,在最佳等摩尔比时,体系的cmc和γcmc被降到最低,获得了最大总饱和吸附量(Γtm)(5.27 mol.cm-2)和最小的极限分子面积(Amin)(0.32 nm2),使其在水溶液中的表面性能增强。同时等摩尔比的复配体系,在大于0.10mmol.L-1的浓度区复配体系接触角较小,显示比较好的润湿性。