N-脱氢枞基-N,N-二羟乙基季铵盐类阳离子表面活性剂合成及性质研究

以脱氢枞胺为基础，合成了三种Ｎ－脱氢枞基－Ｎ，Ｎ－二羟乙基季铵盐类阳离子表面活性剂。对产品结构进行了ＵＶ，ＩＲ，ＮＭＲ及元素分析鉴定，测定了产品的表面物理性质，并对产品的抗菌。

N-[3-聚醚-3-(二甲氨基)-丙基]全氟辛基磺酰胺的合成及表面性能

以全氟辛基磺酰氟为基础原料,与N,N-二甲基-1,3-丙二胺磺酰化再与2-氯乙醇和过量环氧丙烷反应,得到一种聚醚季铵盐类阳离子型氟碳表面活性剂,用IR和1H NMR测试技术对其进行了表征。通过测定一系列浓度水溶液的表面张力,得到其临界胶束浓度CMC=54mmol/L,最低表面张力值达18.8mN/m。合成方法操作简便,产物表面活性较高。

(2-十八酰氧基-3-氯丙基)十二烷基二甲基氯化铵的合成及性能

实验以十二烷基二甲基叔胺和环氧氯丙烷为原料,在酸性条件下合成中间体(2-羟基-3-氯丙基)十二烷基二甲基氯化铵,再与硬脂酰氯反应,生成(2-十八酰氧基-3-氯丙基)十二烷基二甲基氯化铵(HYFA)硬脂酸酯季铵盐阳离子表面活性剂。在反应温度40℃,反应时间3 h的条件下,中间体的产率为80.21%;反应温度65℃,反应时间7 h,产物的产率为83.57%,krafft点<0℃。通过红外光谱与元素分析确证了产物结构。采用表面张力法和电导法测定了产物的临界胶束浓度cmc分别为8.91×10^(-4)mol/L和8.74×10^(-4)mol/L。

醚-酯型双长链纺织柔软剂的合成及应用

以硬脂醇、金属钠及3-氯-2-羟基丙基三甲基氯化铵(CTA)为原料,反应得到3-烷氧基-2-羟基丙基三甲基氯化铵(OPAC),再与硬脂酰氯反应后得到醚-酯型双长链季铵盐阳离子表面活性剂3-烷氧基-2-硬脂酰氧基丙基三甲基氯化铵(CEESA).通过正交试验确定最佳合成条件为:1,4-二氧六环为溶剂,用量40 mL,n(OPAC)∶n(硬脂酰氯)∶n(吡啶)=1∶1∶1,吡啶用量0.1 mol,加热回流反应5 h,收率为93.0%.产物结构通过红外光谱及核磁共振氢谱分析证实.经测定表面张力及各项柔软性指标,证实该产物具备良好的表面活性及柔软性.

醚-酯型季铵盐阳离子表面活性剂的合成及性能

以硬脂醇、金属钠及3-氯-2-羟基丙基三甲基氯化铵为原料合成了3-烷氧基-2-羟基丙基三甲基氯化铵(OPAC),进一步与硬脂酰氯反应后得到醚-酯型双长链季铵盐阳离子表面活性剂3-烷氧基-2-酰氧基丙基三甲基氯化铵。正交实验确定的最佳合成条件为:1,4-二氧六环为溶剂,用量40mL,n(OPAC)∶n(硬脂酰氯)∶n(吡啶)=1∶1∶1,回流加热反应5h,收率为93.0%。产物结构通过红外及核磁共振氢谱表征。产物表面活性较高,具备良好的织物柔软性及酸碱稳定性。

3-(三甲氧基硅烷基)丙基二甲基十二烷基氯化铵的合成及其抗菌性能

以γ-氯丙基三甲氧基硅烷、十二烷基二甲基叔胺为原料,碘化钠为催化剂合成有机硅季铵盐抗菌剂,考察了溶剂、催化剂用量、反应时间等因素对季铵化反应的影响。实验结果表明,以甲醇、二甲亚砜作混合溶剂,溶剂用量30%,碘化钠相对摩尔用量0.05,反应温度65℃,反应48 h后的反应收率可达82.39%。同时考察了在不同整理工艺条件下用有机硅季铵盐整理不同织物后各织物的抗菌效果,为工业化生产及后整理提供方法和依据。

非对称双子季铵盐阳离子表面活性剂的合成及性能

以十二烷基二甲基叔胺、盐酸、环氧氯丙烷为原料,合成了中间体N-(3-氯-2-羟丙基)-N,N-二甲基十二烷基氯化铵,后与3种不同烷基链长的长链烷基叔胺反应,得到3种非对称Gemini季铵盐阳离子表面活性剂(Ⅰ～Ⅲ)。通过IR光谱,1HNMR确证了中间体及目的产物的结构。测定了产物的临界胶束浓度cmc及γcmc。cmc分别为1 07×10-3mol·dm-3、1 99×10-3mol·dm-3和9 55×10-3mol·dm-3,γcmc分别为40 9mN·m-1、48 0mN·m-1和50 9mN·m-1。结果表明:所合成的非对称Gemini季铵盐阳离子表面活性剂具有较高的表面活性。

三季铵盐表面活性剂界面性能及驱油效果评价

在化学驱中,降低油水界面张力是表面活性剂驱油最基本的机理。三季铵盐表面活性剂因其特殊结构表现出更好的界面性能。针对已合成的三季铵盐,探讨了各因素对界面性能的影响,结果表明,纯三季铵盐溶液与长庆油区模拟油界面张力可达10-2mN/m,比常规活性剂低1～2个数量级,具有较好的耐盐、耐高温性;与阴离子活性剂α-烯烃磺酸盐复配后,界面张力可达10-4mN/m,表现出较好的协同效应。驱替实验结果表明,纯三季铵盐可降低低渗透岩心注入压力10.6%,提高采收率8.35%;与α-烯烃磺酸盐复配后,降压率为17.4%,岩心采收率提高了11.1%,降压和驱油效果更佳,这也表明界面张力越低,提高低渗透岩心采收率效果越好。

含酯基不对称双季铵盐表面活性剂的合成

以长链烷基叔胺、盐酸、环氧氯丙烷为原料,合成了N (3 氯 2 羟丙基) N,N 二甲基长链烷基氯化铵,研究了其合成工艺,优化反应条件为:n(长链烷基叔胺)∶n(盐酸)∶n(环氧氯丙烷)=1∶1∶1 1,反应温度为40℃,体系pH=6～7。以月桂酸及2 二甲氨基乙醇为原料,酯化得到二甲基月桂酸乙基叔胺(Ⅲ),利用其与N (3 氯 2 羟丙基) N,N 二甲基长链烷基氯化铵季铵化得到含酯基不对称双季铵盐阳离子表面活性剂〔长链烷基分别为(Ⅰ)C12H25和(Ⅱ)C14H29〕。经测定,产物的临界胶束浓度CMC分别为6 61×10-3、8 31×10-3mol·L-1,γCMC分别为37 6、39 2mN·m-1,证明所合成的含酯基不对称双季铵盐阳离子表面活性剂具有较高的表面活性。

月桂酸酯季铵盐阳离子表面活性剂的合成与表征

以十二烷基二甲基叔胺、环氧氯丙烷为原料,合成了中间体DMAC〔(2,3-环氧丙基)十二烷基二甲基氯化铵〕,再与月桂酸反应,生成月桂酸酯季铵盐阳离子表面活性剂HDAC〔(2-羟基-3-月桂酰氧基丙基)十二烷基二甲基氯化铵〕。通过正交实验确定了最佳合成条件:以异丙醇为溶剂,n(DMAC)∶n(LAC)=1∶1.2,反应时间6 h,反应温度50℃,产率大于90%,Krafft点-4.52℃。通过元素分析、傅立叶变换红外光谱、飞行时间质谱(TOF-MS)、1HNMR,确证了目的产物的结构。测定产物的临界胶束浓度CMC为8.91×10-4mol/L,γCMC为34.12 mN/m。表明所合成的月桂酸酯季铵盐阳离子表面活性剂具有较高的表面活性。

新型三乙基铵阳离子表面活性剂的合成及其表面活性

以地沟油(主要成分为脂肪酸甘油三酯)为原料,经硫酸水解和环氧氯丙烷开环酯化反应制得脂肪酸氯代丙二醇酯(3);3与三乙胺经季铵化反应合成了一种新型的阳离子表面活性剂——氯化脂肪酸丙醇三乙基铵(4),其结构经1H NMR和IR表征。界面性能研究表明:4的cmc为4.16×10-3mol·L-1,γcmc为38.36 m N·m-1,其发泡力及稳泡性与十六烷基三甲基氯化铵接近。

质谱法分析季铵盐型阳离子表面活性剂

以电子轰击质谱法(EI/MS)与电喷雾质谱法(ESI/MS)相结合,分析季铵盐型表面活性剂。由于阳离子表面活性剂在水溶液中离解成正离子,可用电喷雾质谱的正离子模式(ESI+/MS)对其结构及组成进行鉴定,同时可判别季铵盐所含的Cl-、Br-、NO3-等阴离子。

甘氨酸酯衍生物低聚季铵盐阳离子表面活性剂的研究

以氯乙酸乙二醇双酯、氯乙酸三羟甲基丙烷三酯、氯乙酸季戊四醇四酯和长链叔胺为原料 ,异丙醇为溶剂 ,合成了 3种甘氨酸酯衍生物低聚季铵盐阳离子表面活性剂 (SAA1、SAA2、SAA3) ,用IR谱、1HNMR谱表征了其结构 ,研究了其水溶液性质。结果表明 ,SAA1、SAA2、SAA3的CMC分别为 9 1× 10 -4 、6 4× 10 -4 和 1 2× 10 -4 mol/L ,低于相应的单季铵盐[H2 5C12 N(CH3 ) 2 CH2 COOC2 H5]+ Cl-(SAA0 )的CMC(8 9mmol/L) ,瞬时泡高分别为 16 2、16 7和 16 3mm ,高于SAA0的瞬时泡高 (15 7mm)。

双癸基甲基羟乙基氯化铵的合成与杀菌性能

以双癸基甲基叔胺(DMA10)、盐酸和环氧乙烷(EO)为原料,合成了双癸基甲基羟乙基氯化铵(DMHAC10)阳离子表面活性剂。确定的优化反应条件为:m(异丙醇)∶m(水)=1∶1,反应温度70℃,n(DMA10)∶n(盐酸)∶n(EO)=1∶1.05∶1.2,反应时间60 min。产品的结构通过1HNMR、IR和元素分析进行了表征,结果表明,所合成的化合物即为目标产物DMHAC10。在质量浓度为100 mg/L时,DMHAC10对金黄色葡萄球菌(ATCC-6538)和大肠杆菌(ATCC-8099)作用10 min的杀灭率分别为99.4%和99.6%。

柠檬酸三酯三季铵盐阳离子表面活性剂的合成

采用柠檬酸、环氧氯丙烷和十二烷基二甲基叔胺合成三烷基三季铵盐阳离子表面活性剂。得到较佳工艺条件:n(柠檬酸)∶n(十二烷基二甲基叔胺)∶n(环氧氯丙烷)为1∶3∶3,于85℃下反应12 h,得到产率大于90%的目的产物。测定了产物的cmc为3.3×10-4mol/L。研究了反应条件对目的产物产率的影响。结果表明:随反应温度的升高,产率逐渐增加,当升温到一定程度后,产率略有下降;反应12 h后产率基本不再变;十二烷基二甲基叔胺及环氧氯丙烷与柠檬酸的投料比大于3时,对三烷基三季铵盐阳离子表面活性剂产率的增加影响不大;异丙醇溶剂有利于反应产率的提高,但随着溶剂量的增多,反应产率会下降。

新型三联季铵盐阳离子表面活性剂的合成与性能

以异丙醇为溶剂,柠檬酸、十二烷基二甲基叔胺和环氧氯丙烷为原料合成了柠檬酸三酯三联季铵盐阳离子表面活性剂(CTTTA)。在反应温度85℃,反应时间12 h 条件下,产物的收率大于90%,纯度97.58%,Krafft 点<0℃。用表面张力法、稳态荧光探针法和电导法在25℃测定的产物临界胶束浓度(cmc)值分别为3.3×10^(-4),3.4×10^(-4)和3.5×10^(-4)mol/L。CTTTA 与传统阳离子表面活性剂相比,有较高的表面活性。

双癸基甲基羟乙基氯化铵的合成及其性能研究

以双癸基甲基叔胺(DMA10)、盐酸和环氧乙烷为原料,合成了双癸基甲基羟乙基氯化铵(DMHAC10)阳离子表面活性剂。通过红外光谱对其结构进行了表征,并对其表面活性、泡沫性能、润湿性能和杀菌性能进行了测试。结果表明,其cmc为10.37 mg/L,γcmc为27.35 mN/m;在二次蒸馏水中的即时泡沫高度为190 mm,在150 mg/L(以CaCO3计)的硬水中的即时泡沫高度为189 mm;润湿时间为61 s;在质量浓度为300 mg/L时,对金黄色葡萄球菌(ATCC-6538)和大肠杆菌(ATCC-8099)的杀灭率达100%。

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。

全氟己基磺酰类化合物的合成及表面性能

以全氟己基磺酰氟与N,N′-二甲基-1,3丙二胺反应得到全氟己基磺酰胺,后者分别与过氧化氢和碘甲烷作用得到全氟己基磺酰胺氧化物和全氟己基磺酰季铵盐。通过MS和1H NMR等方法对产物进行了表征,表面张力等性能测试表明,产物具有较强的表面活性,其中全氟己基磺酰胺氧化物的最低表面张力可达16.35 mN/m。

木质素阳离子表面活性剂的合成及性能研究

以纯化的碱木质素和季铵盐型3氯2羟丙基三甲基氯化铵(CHPTMAC)为原料,通过醚化反应合成木质素阳离子表面活性剂。通过对产品表面张力、氮含量和溶解性能的分析,研究了阳离子醚化剂用量、碱与阳离子醚化剂的摩尔比、反应温度和反应时间等对产品性能的影响。结果表明:合成阳离子表面活性剂的适宜条件为CHPTMAC质量摩尔浓度为4 mol/kg,碱与阳离子醚化剂的摩尔比为1.3,反应温度50℃,反应时间4 h;在此条件下合成的产品的表面张力为42.9 mN/m,氮含量为2.53%;在不同pH时阳离子表面活性剂均具有较好的溶解性能。