含脒基开关型表面活性剂的合成及应用研究

作     者：王琳 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：乔卫红

授予年度：2008年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：脒基 开关型 表面活性剂 囊泡 絮凝剂 

摘      要：在实际应用中,表面活性剂在完成其功能后,希望其从体系中脱离或者丧失表面活性,开关型表面活性剂有可能解决这个问题。开关型表面活性剂是通过一定的化学和电化学方法,引发水溶液中表面活性剂分子结构的变化,使相应的表(界)面张力出现大幅度的改变(20mN/m),体系的某些宏观表面性质出现的转变,就是人们可以根据自己的需要来调节使其具有或者不具有表面活性功能。这种界面性质的改变是可逆和可以调控的。本文合成了系列的开关型表面活性剂,并对其性质和应用进行了研究。 本文以辛胺、癸胺、十二胺、十四胺和十六胺以及N,N-二甲基乙酰胺、硫酸二甲酯为原料,分别采用直接法和间接法设计合成了五个含有脒基(-N=C-N-)基团的长碳链叔胺化合物;并将这一系列叔胺化合物与干冰反应,合成了一系列开关型表面活性剂碳酸氢根型季铵盐。确定了叔胺化合物的最佳合成条件:以氯仿作溶剂,三氯化磷作脱水剂和pH值调节剂,投料比为1:3,温度70℃左右,研究了开关型表面活性剂的表面张力,并通过乳化和破乳对其乳化和开关性能进行了研究。结果表明其乳化与破乳性能随着碳氢链长度的减小而逐渐变好,N′-十二烷基-N,N-二甲基乙脒基碳酸氢盐具有最好的乳化和破乳性能。 本文还以十二胺、二甲基乙酰胺和硫酸二甲酯为原料,合成了一种新型的以脒基结构作为母体的双尾表面活性剂N,N′-双十二烷基乙脒基碳酸氢盐,采用高效液相质谱,红外光谱,′H、3C NMR、同核相关谱(gCOSY)、异核相关谱(gHSQC)和远程偶合谱(gHMBC)等多种核磁方法,确定其结构;它可以降低水溶液的表面张力到24.69mNm,其临界胶束浓度为8.75×10M;利用此种表面活性剂成功地制备了囊泡,通过透射电镜(TEM)观测到其囊泡的形成。 本文还以丙烯酰胺、二甲基乙酰胺和硫酸二甲酯为原料,探索含有脒基基团的新型高分子阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂的合成方法,通过设计正交试验,考察温度、单体含量、引发剂用量以及聚合单体配比对聚合物特性粘度及分子量的影响,并对它的絮凝及开关性能进行研究,结果表明:阳离子型聚丙烯酰絮凝剂的絮凝性能随着N′-丙烯基N,N-二甲基乙基脒单体质量比的提高而提高,对于一定的单体配比的聚合物,分子量较高的聚合物具有较好的絮凝性能,所合成聚合物均具有一定的开关性能。