哌嗪Gemini阳离子表面活性剂的合成及其性能研究

发布时间：2017-07-05 13:24

  本文关键词：哌嗪Gemini阳离子表面活性剂的合成及其性能研究

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【摘要】：Gemini表面活性剂相比于传统表面活性剂因能更好的降低表面张力、具有更低的临界胶束浓度值(CMC)以及优良的流变性能而受到越来越广泛的关注。本文针对此类表面活性剂表现出的特殊性质,利用易得原料及简单工艺,实现一种新型Gemini表面活性剂的制备。本文利用哌嗪、环氧氯丙烷、二甲基十八烷基胺、二甲基十六烷基胺以及二甲基十二烷基胺为主要原料,通过两步合成法合成了一系列阳离子Gemini型表面活性剂Cn-pi-Cn(n=18,16,12),利用红外光谱(FTIR)、质谱(MS)以及核磁共振(1H NMR)对其结构进行表征,并探索出最佳合成路线及工艺条件。在所合成产物的基础上,重点考察哌嗪连接基所产生的位阻效应对Gemini表面活性剂表面性能的影响。利用溴酚蓝实验对目标Gemini表面活性剂进行阳离子性的测定,溶液由红色变成蓝紫色,表明合成的Gemini表面活性剂呈现阳离子性。利用表面张力法、电导率法以及稳态荧光法测定表面活性剂的表面性能。结果表明,相比于传统表面活性剂,合成的Gemini阳离子表面活性剂表现出更小的表面张力(γcmc)以及临界胶束浓度(CMC)。相对于连接基位阻较小的Gemini表面活性剂12-2-12,C12-pi-C12具有较小的CMC值。在合成的同系列Gemini表面活性剂Cn-pi-Cn(n=18,16,12)中,随着碳链长度的增加,Gemini表面活性剂的临界胶束浓度呈现降低的趋势。此外,电导率法、稳态荧光法与表面张力法所测得的CMC值近似。为研究Gemini表面活性剂的胶束化行为,我们测定了298K-308K之间的电导率。在起泡性和稳泡性的测试中发现,具有最短碳链(C12)的Gemini表面活性剂表现出最好的起泡性和最差的稳泡性。HLB测试结果表明,随着碳链长度的增加,HLB值呈现下降趋势。Gemini表面活性剂Cn-pi-Cn(n=18,16,12)表现出较差的乳化性能以及较差的沥青乳化作用。
【关键词】：Gemini表面活性剂 哌嗪 表面活性 合成 阳离子
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O647.2
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 第一章 绪论9-23
• 1.1 引言9
• 1.2 Gemini表面活性剂的概述9-22
• 1.2.1 Gemini表面活性剂的研究进展10
• 1.2.2 Gemini表面活性剂的分类及合成路线探索10-20
• 1.2.2.1 阳离子型Gemini表面活性剂10-12
• 1.2.2.2 阴离子型Gemini表面活性剂12-14
• 1.2.2.3 非离子型Gemini表面活性剂14-16
• 1.2.2.4 两性离子型Gemini表面活性剂16-18
• 1.2.2.5 杂原子型Gemini表面活性剂18-20
• 1.2.3 Gemini表面活性剂的理化性质20
• 1.2.4 Gemini表面活性剂的应用20-21
• 1.2.5 Gemini表面活性剂的发展方向21-22
• 1.3 本课题主要研究内容22-23
• 第二章 实验部分23-31
• 2.1 实验试剂与仪器23-25
• 2.1.1 实验试剂23-24
• 2.1.2 实验仪器24-25
• 2.2 实验装置25
• 2.3 Gemini型表面活性剂的合成25-27
• 2.3.1 合成路线一25-26
• 2.3.2 合成路线二26
• 2.3.3 合成路线三26-27
• 2.4 产物结构表征27-28
• 2.4.1 傅里叶红外分析27
• 2.4.2 质谱分析27
• 2.4.3 核磁分析27-28
• 2.5 表面性能测试方法28-31
• 2.5.1 溴酚蓝实验28
• 2.5.2 表面张力的测定28
• 2.5.3 电导率的测定28
• 2.5.4 稳态荧光的测定28-29
• 2.5.5 泡沫性能的测定29
• 2.5.6 乳化能力的测定29
• 2.5.7 HLB值的测定29
• 2.5.8 沥青的乳化性能29-31
• 第三章 哌嗪Gemini表面活性剂的合成方法分析及表面性能研究31-51
• 3.1 合成路线讨论与分析31-32
• 3.1.1 合成路线一31
• 3.1.2 合成路线二31-32
• 3.1.3 合成路线三32
• 3.2 目标产物结构分析32-35
• 3.2.1 目标产物红外光谱分析32-33
• 3.2.2 目标产物质谱分析33-34
• 3.2.3 目标产物1H NMR分析34-35
• 3.3 实验条件优化35-37
• 3.4 Gemini阳离子表面活性剂表面性能研究37-49
• 3.4.1 溴酚蓝实验37
• 3.4.2 表面张力测试37-40
• 3.4.3 电导率测定40-42
• 3.4.4 稳态荧光法测定CMC42-45
• 3.4.5 泡沫性能45-46
• 3.4.6 乳化性能以及HLB值46-49
• 3.5 小结49-51
• 第四章 结论51-53
• 参考文献53-61
• 致谢61-63
• 附录A63-67
• 攻读硕士期间取得的相关科研成果67

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本文编号：522178