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柠檬酸单酯表面活性剂的合成及性能研究

史浩  
【摘要】:本文以柠檬酸和乙酸酐为原料合成柠檬酸酐,再用柠檬酸酐与脂肪醇反应制备柠檬酸酯。论文主要研究了四个反应体系:一、柠檬酸与乙酸酐反应:二、柠檬酸酐与正十醇反应;三、柠檬酸酐与正十二醇反应;四、柠檬酸酐与正十四醇反应。讨论了每个反应体系中,各种反应条件对柠檬酸酐产率和柠檬酸各单酯酯化率的影响。用元素分析、红外光谱和电喷雾质谱对柠檬酸酐和柠檬酸单酯进行结构表征。用最大气泡法测定了柠檬酸单酯水溶液的表面张力和临界胶束浓度,并对柠檬酸单酯的泡沫性能、分散性能、乳化性等应用性能进行了测定和比较,研究了柠檬酸单酯的表面性能与脂肪醇碳链长度的关系。 实验表明:合成柠檬酸酐的最优化反应条件为:反应时间18小时,反应温度37℃,物料摩尔比(柠檬酸/乙酸酐)1:1.8,溶剂乙酸用量为柠檬酸摩尔质量一半时,产率为84.7%;柠檬酸酐为不对称五元环状结构,分子量为174;柠檬酸单酯的最佳酯化条件为:摩尔比(柠檬酸酐/脂肪醇)为1:1.2,反应时间2.5-3小时,反应温度在80-100℃,酯化率达到80%以上,酯化温度随着高级脂肪醇的碳原子数增加而升高;经元素分析、红外光谱和电喷雾质谱分析,产品以柠檬酸单酯为主;柠檬酸单酯具有较好的乳化、分散和泡沫性能。柠檬酸各单酯的性质及性能变化规律为:柠檬酸单酯的表面张力和临界胶束浓度随着脂肪醇的碳原子数增加而降低;乳化力随着脂肪醇的碳原子数增加而增加;泡沫力及分散力以柠檬酸单十二醇酯最好。


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