壬基环己醇聚氧乙烯醚的合成与性能研究
发布时间：2021-09-17 05:42
壬基酚聚氧乙烯醚（NPEOn）曾是全球产量第二的非离子型表面活性剂,具有优异的润湿、乳化、增溶和洗涤去污等性能,被广泛用于工农业各领域。然而由于生物降解性差、环境累积性强和生物毒性高,目前NPEOn已在全球范围内被禁用或限用,所以其绿色化学替代品的研发已经成为非离子表面活性剂及相关应用行业亟待解决的问题。目前已开发了多个部分性能替代品,但是从结构和性能全方位替代NPEOn的研究甚少。本文从结构替代角度,以环己醇砌块替代酚氧砌块,设计并合成了与NPEOn分子结构相似的非离子表面活性剂壬基环己醇聚氧乙烯醚（NCEOn）,并研究其构效关系。通过与NPEOn比较,重点考察NCEOn是否拥有优异的初级生物降解性,是否保持甚至优于NPEOn的应用性能,特别是其乳化硅油的性能,以此评判本文设计合成的NCEOn能否成为NPEOn的绿色替代品。为了建立快速分析NCEOn
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
NPEOn的生物降解途径[10]
江南大学硕士学位论文50ABC图4-8NPEO1(A)、DBEO1(B)、NCEO1(C)的最低能量结构Fig.4-8ThelowestenergystructuresofNPEO1(A),DBEO1(B)andNCEO1(C)ABC图4-9通过6-311+G(d,p)基组计算优化的NPEO1(A)、DBEO1(B)及NCEO1(C)分子几何结构的局部图Fig.4-9ThelocalmoleculargeometriesoftheoptimizedNPEO1(A),DBEO1(B),andNCEO1byusingthe6–311+G(d,p)basisset从浊点测定的结果来看，在平均EO加成数相同时，NCEOn的浊点显著高于NPEOn，对此推测除了NCEOn产品中的PEG和PEO分布的影响外，更自由的PEO链带来的线圈状结构可能是其主要原因，采用量子理论计算化学的方法优化NPEO1和NCEO1几何构型的结果证实了NCEO1的PEO链的自由度会明显高于NPEO1。本文进一步采用6-311+G(d,p)基组计算了NPEO1和NCEO1与水分子的结合能，以证实NCEOn的PEO链的亲水性高于NPEOn。计算结果和优化得到的化合物分子与水分子结合的局部图分别见表4-6和图4-10。NPEO1和NCEO1与水分子的结合能分别为-14.03kJ/mol、-16.29kJ/mol，这表明NCEO1中与环己环相连的氧原子与水分子结合形成氢键放出的能量大于NPEO1中与苯环相连的氧原子，因此破坏前者的氢键所需的能量更大。根据表S1的数据可以计算得到NPEO1、NCEO1与H2O之间形成的氢键的键长分别为2.02、1.96，更短的键长意味着氢键更强，因此该结果进一步证实，NCEO1与H2O形成的氢键强于NPEO1。更强的氢键同更自由的PEO链一样，使得NCEOn在EO加成数与NPEOn相同时，浊点却显著高于后者，即NCEOn的PEO链表现出更强的亲水性。
江南大学硕士学位论文50ABC图4-8NPEO1(A)、DBEO1(B)、NCEO1(C)的最低能量结构Fig.4-8ThelowestenergystructuresofNPEO1(A),DBEO1(B)andNCEO1(C)ABC图4-9通过6-311+G(d,p)基组计算优化的NPEO1(A)、DBEO1(B)及NCEO1(C)分子几何结构的局部图Fig.4-9ThelocalmoleculargeometriesoftheoptimizedNPEO1(A),DBEO1(B),andNCEO1byusingthe6–311+G(d,p)basisset从浊点测定的结果来看，在平均EO加成数相同时，NCEOn的浊点显著高于NPEOn，对此推测除了NCEOn产品中的PEG和PEO分布的影响外，更自由的PEO链带来的线圈状结构可能是其主要原因，采用量子理论计算化学的方法优化NPEO1和NCEO1几何构型的结果证实了NCEO1的PEO链的自由度会明显高于NPEO1。本文进一步采用6-311+G(d,p)基组计算了NPEO1和NCEO1与水分子的结合能，以证实NCEOn的PEO链的亲水性高于NPEOn。计算结果和优化得到的化合物分子与水分子结合的局部图分别见表4-6和图4-10。NPEO1和NCEO1与水分子的结合能分别为-14.03kJ/mol、-16.29kJ/mol，这表明NCEO1中与环己环相连的氧原子与水分子结合形成氢键放出的能量大于NPEO1中与苯环相连的氧原子，因此破坏前者的氢键所需的能量更大。根据表S1的数据可以计算得到NPEO1、NCEO1与H2O之间形成的氢键的键长分别为2.02、1.96，更短的键长意味着氢键更强，因此该结果进一步证实，NCEO1与H2O形成的氢键强于NPEO1。更强的氢键同更自由的PEO链一样，使得NCEOn在EO加成数与NPEOn相同时，浊点却显著高于后者，即NCEOn的PEO链表现出更强的亲水性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的制备及分析[J]. 刘晓臣,焦提留,霍月青,牛金平. 中国洗涤用品工业. 2020(01)
[2]基于SPSS多元线性回归分析不同因素对贮藏期间AES中二噁烷含量的影响[J]. 徐坤华,屈小妮,葛赞,雷小英,陶华东,李伏益. 日用化学工业. 2019(10)
[3]实验室环氧乙烷使用及储存安全评价预防[J]. 赵春雨,刘枫,张洪林,于洪波. 当代化工. 2019(08)
[4]不同乙氧基链长香兰素基非离子表面活性剂的起泡性[J]. 李居龙,丁凤美,周翔,邢志奇,赵涛. 日用化学工业. 2019(07)
[5]壬基酚催化加氢制备壬基环己醇催化剂及工艺研究[J]. 王钘,钱俊峰,孙中华,孙富安,谢京燕,何明阳,陈群. 现代化工. 2019(08)
[6]Comparative toxicity study of a novel non-ionic surfactant,vanillin ethoxylates, and nonylphenol ethoxylates in Chinese hamster ovary cells in vitro[J]. Shengwu Yuan,Xiaoya Ji,Mei Ma,Fengmei Ding,Kaifeng Rao,Zijian Wang,Rong Yang,Yihong Liu. Journal of Environmental Sciences. 2019(08)
[7]窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚的合成研究[J]. 田京城,孙永强,郭建国. 日用化学工业. 2019(03)
[8]低泡型阴离子表面活性剂泡沫性能研究[J]. 焦提留,詹建伟,杨广,余水兵,娄君明,沈宏. 日用化学品科学. 2018(10)
[9]仲辛醇聚氧乙烯醚生产新工艺的研究[J]. 董海波,潘元兵,王笑平,邓运辉,赵光赫,周大鹏,张彩凤. 印染助剂. 2018(10)
[10]超声萃取-高效液相色谱法测定土壤中8种烷基酚和烷基酚聚氧乙烯醚[J]. 赵陈晨,王超,郭文建,吕怡兵,陈红雨. 分析化学. 2018(08)
硕士论文
[1]烷基醇/酚类聚氧乙烯醚中环氧乙烷加合数分布的分析研究[D]. 吉许婧.中国日用化学工业研究院 2017
[2]十二烷基苄基聚氧乙烯醚的分子设计、合成及构效关系研究[D]. 孙美玲.江南大学 2017
本文编号：3398083
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
NPEOn的生物降解途径[10]
江南大学硕士学位论文50ABC图4-8NPEO1(A)、DBEO1(B)、NCEO1(C)的最低能量结构Fig.4-8ThelowestenergystructuresofNPEO1(A),DBEO1(B)andNCEO1(C)ABC图4-9通过6-311+G(d,p)基组计算优化的NPEO1(A)、DBEO1(B)及NCEO1(C)分子几何结构的局部图Fig.4-9ThelocalmoleculargeometriesoftheoptimizedNPEO1(A),DBEO1(B),andNCEO1byusingthe6–311+G(d,p)basisset从浊点测定的结果来看，在平均EO加成数相同时，NCEOn的浊点显著高于NPEOn，对此推测除了NCEOn产品中的PEG和PEO分布的影响外，更自由的PEO链带来的线圈状结构可能是其主要原因，采用量子理论计算化学的方法优化NPEO1和NCEO1几何构型的结果证实了NCEO1的PEO链的自由度会明显高于NPEO1。本文进一步采用6-311+G(d,p)基组计算了NPEO1和NCEO1与水分子的结合能，以证实NCEOn的PEO链的亲水性高于NPEOn。计算结果和优化得到的化合物分子与水分子结合的局部图分别见表4-6和图4-10。NPEO1和NCEO1与水分子的结合能分别为-14.03kJ/mol、-16.29kJ/mol，这表明NCEO1中与环己环相连的氧原子与水分子结合形成氢键放出的能量大于NPEO1中与苯环相连的氧原子，因此破坏前者的氢键所需的能量更大。根据表S1的数据可以计算得到NPEO1、NCEO1与H2O之间形成的氢键的键长分别为2.02、1.96，更短的键长意味着氢键更强，因此该结果进一步证实，NCEO1与H2O形成的氢键强于NPEO1。更强的氢键同更自由的PEO链一样，使得NCEOn在EO加成数与NPEOn相同时，浊点却显著高于后者，即NCEOn的PEO链表现出更强的亲水性。
江南大学硕士学位论文50ABC图4-8NPEO1(A)、DBEO1(B)、NCEO1(C)的最低能量结构Fig.4-8ThelowestenergystructuresofNPEO1(A),DBEO1(B)andNCEO1(C)ABC图4-9通过6-311+G(d,p)基组计算优化的NPEO1(A)、DBEO1(B)及NCEO1(C)分子几何结构的局部图Fig.4-9ThelocalmoleculargeometriesoftheoptimizedNPEO1(A),DBEO1(B),andNCEO1byusingthe6–311+G(d,p)basisset从浊点测定的结果来看，在平均EO加成数相同时，NCEOn的浊点显著高于NPEOn，对此推测除了NCEOn产品中的PEG和PEO分布的影响外，更自由的PEO链带来的线圈状结构可能是其主要原因，采用量子理论计算化学的方法优化NPEO1和NCEO1几何构型的结果证实了NCEO1的PEO链的自由度会明显高于NPEO1。本文进一步采用6-311+G(d,p)基组计算了NPEO1和NCEO1与水分子的结合能，以证实NCEOn的PEO链的亲水性高于NPEOn。计算结果和优化得到的化合物分子与水分子结合的局部图分别见表4-6和图4-10。NPEO1和NCEO1与水分子的结合能分别为-14.03kJ/mol、-16.29kJ/mol，这表明NCEO1中与环己环相连的氧原子与水分子结合形成氢键放出的能量大于NPEO1中与苯环相连的氧原子，因此破坏前者的氢键所需的能量更大。根据表S1的数据可以计算得到NPEO1、NCEO1与H2O之间形成的氢键的键长分别为2.02、1.96，更短的键长意味着氢键更强，因此该结果进一步证实，NCEO1与H2O形成的氢键强于NPEO1。更强的氢键同更自由的PEO链一样，使得NCEOn在EO加成数与NPEOn相同时，浊点却显著高于后者，即NCEOn的PEO链表现出更强的亲水性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的制备及分析[J]. 刘晓臣,焦提留,霍月青,牛金平. 中国洗涤用品工业. 2020(01)
[2]基于SPSS多元线性回归分析不同因素对贮藏期间AES中二噁烷含量的影响[J]. 徐坤华,屈小妮,葛赞,雷小英,陶华东,李伏益. 日用化学工业. 2019(10)
[3]实验室环氧乙烷使用及储存安全评价预防[J]. 赵春雨,刘枫,张洪林,于洪波. 当代化工. 2019(08)
[4]不同乙氧基链长香兰素基非离子表面活性剂的起泡性[J]. 李居龙,丁凤美,周翔,邢志奇,赵涛. 日用化学工业. 2019(07)
[5]壬基酚催化加氢制备壬基环己醇催化剂及工艺研究[J]. 王钘,钱俊峰,孙中华,孙富安,谢京燕,何明阳,陈群. 现代化工. 2019(08)
[6]Comparative toxicity study of a novel non-ionic surfactant,vanillin ethoxylates, and nonylphenol ethoxylates in Chinese hamster ovary cells in vitro[J]. Shengwu Yuan,Xiaoya Ji,Mei Ma,Fengmei Ding,Kaifeng Rao,Zijian Wang,Rong Yang,Yihong Liu. Journal of Environmental Sciences. 2019(08)
[7]窄分布脂肪醇聚氧乙烯醚的合成研究[J]. 田京城,孙永强,郭建国. 日用化学工业. 2019(03)
[8]低泡型阴离子表面活性剂泡沫性能研究[J]. 焦提留,詹建伟,杨广,余水兵,娄君明,沈宏. 日用化学品科学. 2018(10)
[9]仲辛醇聚氧乙烯醚生产新工艺的研究[J]. 董海波,潘元兵,王笑平,邓运辉,赵光赫,周大鹏,张彩凤. 印染助剂. 2018(10)
[10]超声萃取-高效液相色谱法测定土壤中8种烷基酚和烷基酚聚氧乙烯醚[J]. 赵陈晨,王超,郭文建,吕怡兵,陈红雨. 分析化学. 2018(08)
硕士论文
[1]烷基醇/酚类聚氧乙烯醚中环氧乙烷加合数分布的分析研究[D]. 吉许婧.中国日用化学工业研究院 2017
[2]十二烷基苄基聚氧乙烯醚的分子设计、合成及构效关系研究[D]. 孙美玲.江南大学 2017
本文编号：3398083
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