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新型阳离子双子表面活性剂的合成与性能研究

陈睿  
【摘要】: 近年来,Gemini表面活性剂以其优良的性能引起了人们广泛的关注。Gemini表面活性剂是一类新型的表面活性剂,它通过一个联接基团将两个疏水链和两个亲水头基以化学键的方式相联接。与普通的表面活性剂相比,双子表面活性剂更易形成胶束同时能更有效的降低表面张力。 本文以1-溴代长链烷烃(1-溴代辛烷,1-溴代癸烷,1-溴代十二烷,1-溴代十四烷,1-溴代十六烷)、二醇化合物(乙二醇,一缩二乙二醇,二缩三乙二醇)、环氧氯丙烷和二甲胺为原料,通过取代、胺化以及季铵化反应,合成了3个系列的季铵盐型Gemini表面活性剂。首先,通过环氧氯丙烷与二醇化合物的取代反应合成了双环氧中间体(乙二醇二缩水甘油醚4a,一缩二乙二醇二缩水甘油醚4b,三甘醇二缩水甘油醚4c);利用此类中间体与二甲胺发生胺化反应,得到重要的二胺中间体(双[二甲基胺基甲基]二缩三乙二醇5a,双[二甲基胺基甲基]三缩四乙二醇5b,双[二甲基胺基甲基]四缩五乙二醇5c);最后,利用该类二胺中间体与不同碳链的溴代长链烷烃发生季铵化反应,合成了3个系列的季铵盐型Gemini表面活性剂。利用IR、~1H NMR、~(13)C NMR和MS表征了所有新化合物的结构。 通过表面张力法研究了所合成的季铵盐型Gemini表面活性剂的表面性能,包括表面最大吸附量Γ_(cmc),分子最小截面积A_(cmc),降低表面张力的效率pC_(20),降低表面张力的效能γ_(cmc),临界胶束浓度CMC,形成吸附和胶束的自由能ΔG_(ads)~0和ΔG_(mic)~0。对其结构与性能的关系进行了初步的探讨。结果表明:与普通的季铵盐表面活性剂相比,Gemini季铵盐表面活性剂具有更低的临界胶束浓度和更高的表面活性。此外,我们对于该类表面活性剂的泡沫能力进行了研究,结果表明随着Gemini季铵盐表面活性剂碳链长度的增加,其起泡性能降低。


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