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《武汉大学》 2004年
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新型有机硅表面活性剂的合成及性能研究

韩富  
【摘要】:表面活性剂由于可显著地改变界面性能,在科学研究及工农业生产各领域均有广泛的应用。寻求具有高效、绿色的表面活性剂新品种一直是表面活性剂发展的主导方向,而从表面活性剂的分子结构出发合成高效、易生物降解的新型表面活性剂更具有重要的理论和实际意义。 本论文根据表面活性剂结构与性能的关系,将有机硅表面活性剂具有超低界面张力的高“效能”与Gemini型表面活性剂具有低cmc的高“效率”和糖基表面活性剂的绿色化三者结合起来,合成了一系列葡糖酰胺基三硅氧烷表面活性剂,通过测定表面张力、临界胶束浓度、铺展性和水解性对其进行了系统的研究。 第一章 综述了三硅氧烷表面活性剂、糖基二聚表面活性剂和糖基硅表面活性剂的研究现状和进展。系统总结了这些新型表面活性剂的合成方法、结构特点、界面性能、相行为和微观结构等,提出了本课题的研究思路。 第二章 合成了两个葡糖酰胺基三硅氧烷表面活性剂,并测定了其性能。产物结构用~1H NMR、~(13)C NMR和元素分析进行了鉴定。界面性能通过K12表面张力仪测定,在临界聚集浓度CAC为5~6×10~(-4)时可以显著地降低水的表面张力值至约21 mN/m。接触角也用K12表面张力仪在石英表面测定,在CAC时达到最小为15°。水解性通过测定表面张力随时间的变化来研究,这些三硅氧烷的水解性都非常严重。 第三章合成了三个乙氧基改性的葡糖酰胺基三硅氧烷表面活性剂,并测定了其性能。产物结构用~1H NMR、~(13)C NMR和元素分析进行了鉴定。界面性能通过K12表面张力仪测定,在临界聚集浓度CAC分别为2.46×10~(-4)、1.42×10~(-4)、5.99×10~(-5)时可以显著地降低水的表面张力值至约21 mN/m,其CAC值随着乙氧基数的增加反而减小。接触角也用K12表面张力仪在石英表面测定,在CAC时达到最小为4~17°。水解性通过测定表面张力随时间的变化来研究,这些三硅氧烷的水解性都比较严重,且随着乙氧基数目的增加反而减弱。 第四章合成了两个连接基为低碳链二缩水甘油醚的葡糖酰胺基二聚三硅氧烷表面活性剂,并测定了其性能。产物结构用~1H NMR、~(13)C NMR和元素分析进行了鉴定。 武汉大学博士学位论文 界面性能通过K12表面张力仪测定,在临界聚集浓度CAC为3、10一5时可以显著地降 低水的表面张力值至约22~23 mN/m,其CAC值随着碳链的增加而增加,CAC值比 相应的单体低1一2个数量级,而且有两个CAC值。接触角也用K12表面张力仪在石 英表面测定,在CAC时达到最小为150。水解性通过测定表面张力随时间的变化来 研究,这些三硅氧烷的水解性都比较严重。 第五章合成了三个连接基为亲水性的葡糖酞胺基二聚三硅氧烷表面活性剂,并测 定了其性能。产物结构用’H NMR、’3C NMR和元素分析进行了鉴定。界面性能通过 K12表面张力仪测定,在临界聚集浓度CAC为1一3、10一5时可以显著地降低水的表面 张力值至约21 mN/m,比连接基为低碳链二缩水甘油醚的略低,其CAC值随着乙氧 基数的增加而增加,其CAC值比相应的单体低1~2个数量级,而且有两个CAC值。 接触角也用K12表面张力仪在石英表面测定,在CAC时达到最小为0一5o,充分体现 了三硅氧烷表面活性剂的“超级铺展性”。水解性通过测定表面张力随时间的变化来研 究,这些三硅氧烷的水解性都比较严重,且随着乙氧基数目的增加而增强,以最短的 连接基相连的葡糖酞胺二聚三硅氧烷表面活性剂的水解性最弱,其在较高浓度时可以 保持在一个多月内不水解。 本论文所合成的新型表面活性剂将目前表面活性剂领域的几个研究热点集于一 身,而且其性能具有很多独特之处,具有明显的创新性和重要的潜在应用价值。
【学位授予单位】:武汉大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TQ423

【引证文献】
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