酯基Gemini季铵盐阳离子表面活性剂的研究进展

含酯基季铵盐表面活性剂具有良好的表面活性及生物降解性能而广受国内外学者关注。本文回顾了近几年来国内外对可降解的含酯基双子季铵盐(对称型、非对称型及含杂环型)的研究概况,并简要介绍产物作为消毒杀菌剂、金属腐蚀抑制剂、乳化剂、泡沫剂、基因载体等在工业上的应用。最后,指出通过分子设计开发性价比优异的新型表面活性剂、优化合成工艺、提高与传统表面活性剂的配伍性能等是当前的研究热点。

硬脂酸三乙醇胺酯季铵盐的性能

研究了3种不同的硬脂酸三乙醇胺酯季铵盐的生物降解性、柔软性、抗静电性以及对织物白度的影响等性能,并与双十八烷基二甲基氯化铵(D1821)进行了比较,结果表明:双硬脂酸乙酯基羟乙基甲基硫酸甲酯铵(EQDMS)的生物降解性、抗静电性与对织物白度的影响均优于D1821,其柔软性和D1821相当,是一种可替代D1821的性能优良的新型柔软剂。

羟基和酯基型Gemini双季铵盐表面活性剂在煤沥青表面的润湿特性

以自制的羟基和酯基型Gemini双季铵盐表面活性剂为研究对象,在考察其表面活性的基础上,进一步研究了表面活性剂在煤沥青表面的润湿性。研究表明,羟基型Gemini表面活性剂在煤沥青表面的接触角随疏水链长度的增长呈先减小后增大趋势,其中C_(12)-OH在煤沥青表面的润湿效果最好;对于m-n-m酯基型Gemini表面活性剂而言,接触角随疏水链长度的增长而降低。当疏水链长度一定时,m-6-m在煤沥青表面的润湿效果比m-2-m好。在一定浓度范围内,C_(10)-OH、C_(12)-OH和12-2-12 3种Gemini表面活性剂的表面张力与其在煤沥青表面黏附张力呈线性关系。煤沥青表面的Zeta电位随Gemini表面活性剂浓度的增大呈先增大后趋于平稳的趋势。

PFSW手感剂的研制

硬脂酸与三乙醇胺在一定条件下进行酯化反应得到浅黄色蜡状酯硬脂酸双 羟乙基胺基乙酯 ,将其进行季铵化反应制得具有抗菌、抗静电作用的季铵盐。将该季铵盐作为功能添加剂加入蜡中 ,以复合乳化剂乳化制得蜡乳液 ,进一步与阳离子型羟基硅油乳液共混得到的手感剂不仅赋予皮革油润的蜡感和滑爽感 ,并使皮革具有抗菌。

一种硬脂酸酯季铵盐表面活性剂的合成及性能

采用硬脂酸与3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CTA)在碱性条件下反应生成可生物降解的硬脂酸单酯表面活性剂2-羟基-3-硬脂酰氧基丙基三甲基氯化铵(CMESA)。确定其较佳实验条件为:n(硬脂酸)∶n(CTA)=1∶1.1,无水乙醇为反应介质,在85℃下反应5 h,酯化率达到96.5%。产品由IR和1HNMR进行表征。测定产品的表面活性如下:cmc为0.035 mmol/L;γcmc=44.95 mN/m;优于常规的阳离子表面活性剂D1821,发泡力则远低于1831。测定了产品的抑菌性能,对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径达到25 mm。

新型含酯基结构季铵盐杀菌剂的合成

以十二烷基二甲基叔胺、环氧氯丙烷、月桂酸为原料,经两步反应合成了一种新型含酯基季铵盐杀菌剂(2-羟基-3-月桂酰氧基丙基)十二烷基二甲基氯化铵(HFAC)。第一步的最佳合成条件为:n(环氧氯丙烷):n(十二烷基二甲基叔胺)=1.2、反应温度25℃、反应时间4h,此时中间体十二烷基-(2,3-环氧丙基)二甲基氯化铵(HYAC)的收率为82.54%。第二步的最佳合成条件为:n(月桂酸):n(HYAC)=1.2、反应温度60℃、反应时间6 h,此时目标产物HFAC的收率为92.58%。用傅里叶变换红外光谱、元素分析、氢核磁共振和飞行时间质谱对中间体和产物进行了结构表征。同时将HFAC用于处理造纸污水,当污水中HFAC的质量分数为0.010%、杀菌时间为18 h时,HFAC能达到很好的杀菌效果。

葡萄糖酯基季铵盐的合成及性能研究

以葡萄糖和氯乙酰氯为原料,合成了中间体葡萄糖氯乙酸酯(GCAE),再与十二烷基二甲基叔胺在正丙醇和水的混合溶液中制备了产物葡萄糖酯基季铵盐(CAGE)。通过傅里叶红外光谱(FTIR)与核磁共振氢谱(1HNMR)对中间体及产物进行了结构表征,并对产物与十二烷基硫酸钠(K12)复配体系的稳定性、表面活性、泡沫性能和润湿性能进行了测定。结果表明:产物具有良好的表面活性(γcmc=24.5 mN·m-1);与K12的复配稳定性好,表现出良好的协同增效作用,当n(CAGE)∶n(K12)=0.5∶1时,复配体系的临界胶束浓度(cmc)可低至0.158 mmol.L-1,大大低于单一组分的cmc,表面张力与CAGE的相当,起泡性和泡沫稳定性也好于单一组分,润湿性比K12略差,比CAGE好。

有机蒙脱石的制备新方法及性能表征

四甲基氯化铵(TMA)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、双氯乙酸丙二醇酯基双十二烷基四甲基氯化二铵(双子季铵盐GQAS)作为钠基蒙脱石(Na-MMT)的改性剂,分别采用一次插层法和两次插层法对Na-MMT进行有机化改性。X射线衍射(XRD)测试表明,Na-MMT的层间距(d001)值随着改性剂碳链长度的增长而增大,采用一次插层法时,d001值依次由Na-MMT的1.30nm增大至1.34nm、2.89nm和3.72nm,而采用两次插层法时(第一次用TMA,第二次用双子季铵盐插层)OMMT的d001值增大至3.99nm。热重分析(TGA)表明Na-MMT的失重率为13.4%,双子季铵盐一次插层的有机MMT(OMMT)的失重率为40.5%,而用TMA第一次插层,双子季铵盐第二次插层的OMMT的失重率为49.8%.傅里叶变换红外光谱(FT-IR)同样证实采用两次插层法,MMT层间吸附的阳离子与有机阳离子的交换更彻底。用双子季铵盐作为改性剂、通过两次插层法制备OMMT,鲜见文献报道。

不同酯化度的酯基季铵盐阳离子表面活性剂的制备及性能

实验以十二烷基二甲基叔胺(NDT)与环氧氯丙烷(ECH)为原料,合成中间体(2,3-环氧丙基)十二烷基二甲基氯化铵。经正交实验确定的最佳合成条件为:以丙酮为溶剂,反应时间4 h,反应温度30℃,n(NDT):n(ECH)=1:1;再与长链饱和烷基脂肪酸反应,合成不同酯化度的酯基季铵盐阳离子表面活性剂(Ⅰ、Ⅱ)。降解实验结果表明,酯基季铵盐阳离子表面活性剂(Ⅰ、Ⅱ)降解性能优异,降解性随着疏水链的增长而减小,属易生物降解的阳离子表面活性剂。

基于废弃地沟油制备双酯基季铵盐型阳离子表面活性剂

为了减少地沟油对生物体的危害,实现地沟油的综合利用,以地沟油为原料,经过酸解制备地沟油酸。地沟油酸进而与环氧氯丙烷发生开环酯化反应获得氯化单地沟油酸酯,然后与地沟油酸在对甲苯磺酸的催化作用下发生脱水酯化反应制备氯化双地沟油酸酯,进一步与三甲胺发生季铵化反应获得一种基于地沟油的双酯基三甲基氯化铵季铵盐型阳离子表面活性剂。使用傅里叶变换红外光谱表征中间体与产物的特征基团,确定产物的分子结构,使用表面张力仪和电导率仪测试产物的临界胶束浓度。

不同催化体系中脂肪酸甲酯环氧化反应研究

研究了甲酸、磷钨酸和磷钨杂多酸季铵盐3种催化剂对不饱和脂肪酸甲酯的环氧化。考察了氧源、溶剂和催化剂的不同组合、表面活性剂和工艺条件对不饱和脂肪酸甲酯环氧化的影响。结果表明,表面活性剂和适宜溶剂可缓解体系的非均相特性,显著加快受传质控制的脂肪酸甲酯环氧反应速率。对于碘值(I)为105 g/100 g的混合脂肪酸甲酯环氧化,磷钨杂多酸季铵盐催化体系所得产品环氧值最高,达5.78%,磷钨酸体系次之,为4.76%,甲酸体系仅为4.25%。

乙氧基化三酯基季铵盐的合成与性能

以硬脂酸和三乙醇胺为原料合成硬脂酸三乙醇胺三酯,对该酯先进行乙氧基化改性,再进行季铵化反应得到了不同平均EO数的乙氧基化三酯基季铵盐——乙氧基化三硬脂酸乙酯基甲基硫酸甲酯铵(3EQDMS-nEO)。采用IR和1HNMR对产物结构进行了表征。考察了不同平均EO数的乙氧基化三酯基季铵盐的柔软性、再润湿性、去污力和对织物白度的影响等性能,并与硬脂酸乙酯基羟乙基甲基硫酸甲酯铵(EQDMS)进行了对比。结果表明,3EQDMS-6EO是一种性能良好的新型柔软剂,其柔软性与EQDMS相近,再润湿性优于EQDMS,多次处理后对织物白度影响不大,具有EQDMS所不具备的去污力。

山嵛酸双酯基有机硅季铵盐的微波合成工艺及性能

以山嵛酸、N-甲基二乙醇胺以及γ-氯丙基三甲氧基硅烷为主要原料,分别经过酯化和季铵化反应两步合成了一种超长碳链的双酯基有机硅季铵盐,并通过单因素、正交试验得到了微波法合成目标产物的最优工艺条件为:设置微波功率为800W,物料摩尔比为n(硅烷)∶n(酯胺)=1.2∶1,反应温度为170℃,溶剂用量为m(溶剂)∶m(原料)=0.8∶1,反应时间为12h,产品产率达96.60%。此方法克服了长链叔胺季铵化过程中普遍耗时过长的困难,提高了反应速率,而且实验重复性良好。实验中采用红外光谱、核磁共振氢谱对中间体及目标产物的结构进行了表征,与预期结果一致;建立了高效液相色谱-蒸发光散射检测器(HPLC-ELSD)测定季铵盐纯度的方法,基线稳定,峰型良好,产品纯度达98.77%,具有一定的参考价值。性能测试结果表明:对比DC-5700,目标产物具有良好的热稳定性,优异的乳化及增溶性能;其水溶液的临界胶束浓度为1.81mmol/L,表面张力(γCMC)为49.4m N/m。

硬脂酸双-羟乙基氨基乙酯的合成及硅蜡乳液的研制

硬脂酸与三乙醇胺在一定条件下进行酯化反应得到浅黄色蜡状酯 ,再季铵化得到相应的具有杀菌、抗静电作用的季铵盐。将该季铵盐作为功能添加剂 ,以复合乳化剂乳化蜡 ,并进一步与有机硅羟乳共混得到一系列功能性产品 ,可望在皮革等行业中得到广泛应用。

酯基三甲氧基有机硅季铵盐的合成及其表面活性

以硬脂酸、N,N-二甲基乙醇胺(DMEA)和γ-氯丙基三甲氧基硅烷为原料合成酯基三甲氧基有机硅季铵盐,采用FTIR,ESI-MS和1HNMR对中间体及终产物进行了结构表征,结果与目标结构一致。通过正交试验,得到中间体硬脂酸二甲基乙醇胺酯的优化合成工艺条件:反应温度为180℃,反应时间为8 h,n(硬脂酸)∶n(DMEA)=1∶1.6,催化剂用量为原料总质量的0.5%。季铵化合成产物的优化工艺条件:在N2保护下,反应温度为110℃,n(硬脂酸二甲基乙醇胺酯)∶n(γ-氯丙基三甲氧基硅烷)=1∶1.4,催化剂用量为原料总质量的0.5%,反应时间为28 h。并通过稳态荧光法测得产物在298 K下的临界胶束浓度为0.009 3 g·L-1。

月桂酸阳离子酯表面活性剂的合成及性能

实验以十二叔胺与环氧氯丙烷合成环氧中间体N-2,3-环氧丙基二甲基十二烷基氯化铵,再与月桂酸反应制备了月桂酸阳离子酯表面活性剂2-羟基-3-十二酰氧丙基-二甲基十二烷基氯化铵(HDAC)。考察了反应条件对产物收率的影响,合成中间体的最佳条件为:反应温度25℃,n(环氧氯丙烷):n(十二叔胺)=1:1,时间约24 h。再用活性中间体与月桂酸在丙酮中以等物质的量比于60℃反应8 h得到柔软性能良好的HDAC,其水溶液的临界胶束浓度为0.85 mmol/L,表面张力为27.38 mN/m。

乙氧基化三酯基季铵盐的性能研究

考察了不同平均EO数的乙氧基化二酯基季铵盐的柔软性、再润湿性、去污力和对织物白度的影响等性能,并分别与单、双、三和混合酯基季铵盐进行了对比。结果表明,3EQDMS-6EO是一种性能良好的新型柔软剂,其柔软性与MEQDMS相近,再润湿性优于MEQDMS、EQDMS和2EQDMS,多次处理后对织物白度影响不大,具有酯基季铵盐所不具备的去污力。

位阻月桂酸阳离子酯表面活性剂的合成及应用

以环氧氯丙烷(EPIC)与十二烷基二甲基胺在丙酮溶剂中反应,加入月桂酸,合成位阻月桂酸阳离子酯季铵盐表面活性剂2-羟基-3-十二酰氧基-十二烷基二甲基氯化铵(HDAC)。用正交实验法对实验条件进行了优化,反应产率达85%。临界胶束浓度为0.035 mmol/L,表面张力为44.95 mN/m,表现出优良的再润湿性及优良的生物降解性能。

酯基三甲氧基有机硅季铵盐的性能研究

研究了酯基三甲氧基有机硅季铵盐(ETOQAS)的表面活性、润湿铺展性和生物降解性。结果表明:25℃时采用表面张力法测得ETOQAS的cmc=0.01 g/L,γ_(cmc)=15.72 mN/m;随着体系中NaCl浓度的增加,通过稳态荧光法测得的ETOQAS水溶液的cmc呈减小的趋势;随着ETOQAS水溶液质量浓度的增加,其在铁块和石蜡上的接触角逐渐减小;ETOQAS能够在3 d内降解完全。

脂肪酸酯季铵盐表面活性剂的合成及其抗静电性研究

由脂肪酸和二甲胺基乙醇进行酯化,再以卤化物季铵化的方法,合成了十二种文题化合物。测定了它们用于腈纶纤维、涤纶纤维及涤纶平绒织物的抗静电效果,讨论了影响抗静电效果的因素。发现月桂酸及棕榈酸的二甲胺基乙醇酯与氯甲烷形成的季铵盐,具有卓越的抗静电性,超过了常用的抗静电剂SN。