离子液体与烷基芳基磺酸盐的协同效应研究

【摘要】： 以苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、辛酰氯、癸酰氯、月桂酰氯和溴乙烷、溴丁烷、溴己烷等为原料,经Friedel-Crafts酰基化反应、格氏反应、Pd/C氢化还原合成了烷基芳烃,烷基芳烃经薄层色谱和硅胶柱层析对其进行了分离纯化,确定了最佳的展开剂体系为:正己烷:四氯化碳:氨水=3:1:0.2(体积比),利用核磁氢谱(1H NMR)和气质联用(GC-MS)法证实了纯化后的烷基芳烃化学结构与分子设计相符;烷基芳烃经磺化、中和等反应合成出了9种烷基芳基磺酸盐,经两相滴定法对合成的9种烷基芳基磺酸盐含量进行滴定,其有效物含量均≧ 9 5%; 以两步法合成出了6种离子液体[Bmim]BF4、[Bmim]HCO3、[Bmim]OH、[Dmim]Br、[Tmim]Br、[Hmim]Br,采用响应面分析法对[Tmim]Br的合成进行优化,采用Central Composite Design建立了微波反应功率X1、反应物配比X2、微波反应时间X3与收率之间的二次多项式的数学模型: 收率=-782.46523-0.18812X1+1468.62457X2+0.38322X3+0.16210X1X2+ 9.7142910- 6X1X3-0.26500X2X3-1.9404910-5X12-620.10822X22-1.2076910-4X32 回归分析表明,相关系数R2=0.9986,P0.0001,表明回归模型显著,拟合程度好,通过模型系数显著性检验,得到各因素的主效应关系为:反应配比微波反应时间微波反应功率,利用模型的响应面对收率的关键因子及其相互作用进行探讨,优化出微波辐射合成[Tmim]Br离子液体的最佳条件为:反应功率为380.33W,反应配比为1.04,反应时间为427.74S。收率的预测值为93.72%,验证值为94.1%。理论值与验证值的复相关系数为0.9986。 考察了不同离子液体与烷基芳基磺酸盐水溶液的表面性能的协同作用,烷基芳基磺酸盐中加入[Bmim]BF4、[Bmim]HCO3、[Bmim]OH后使其cmc降低,γcmc下降,Γmax增加,Amin减小,pC20增大,л增大,⊿ G 0ad降低。 考察了离子液体与烷基芳基磺酸盐水溶液的界面性能协同作用,当p3ΦC14S中加入[Bmim]BF4、[Bmim]HCO3、[Bmim]OH时界面张力可以降低到10-2mN/m,此时离子液体起到盐的作用,继续增加离子液体浓度,界面张力随着离子液体浓度的升高而逐渐升高,而加入[Bmim]OH时,对烷基芳基磺酸盐起泡性能协同效应更加明显,此时[Bmim]OH起到了有机疏水盐的作用、阳离子活性剂作用以及碱的作用,当加入[Dmim]Br、[Tmim]Br、[Hmim]Br时,界面张力降得更低,此时随着链长的增加界面性能越好; 考察了离子液体与起泡性能的协同作用,研究表明随着离子液体加入起泡性能变好,但稳泡性能变差。随着链长及支化程度的增加起泡性增强,对于不同烷基芳基磺酸盐,随着芳环取代基个数的增加,起泡性能增强,泡沫稳定性随着芳环取代基个数的增加逐渐增加;离子液体的加入造成起泡高度下降,其降低幅度随着活性剂浓度的增加而增加;随着离子液体阴离子半径的增加,起泡性能逐渐降低;半衰期随着活性剂浓度的增加逐渐降低。 考察了离子液体与烷基芳基磺酸盐的乳化能力的协同作用,在加入离子液体后活性剂的乳化能力得到了增强,总体上是活性剂浓度为0.5g/500mL的体系的乳化能力最强,继续增加活性剂浓度乳化能力逐渐降低,加入[Bmim]HCO3的活性剂浓度为0.5g/500mL的体系对辛烷的乳化能力比同浓度下另外加入[Bmim]BF4、[Bmim]OH的乳化能力要强,对于对液体石蜡的乳化能力为:在加入[Bmim]BF4、[Bmim]HCO3、[Bmim]OH三种离子液体后活性剂的乳化能力得到了增强,而加入三种离子液体的体系却随着活性剂浓度增加而逐渐降低,但对在相同浓度下(0.5g/500mL)加入不同离子液体的体系乳化能力进行比较可知:加入[Bmim]BF4的体系对液体石蜡的乳化能力最强。