可裂解阳离子型双子表面活性剂的合成及性能研究

作     者：吴俊延 

作者单位：郑州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：章亚东

授予年度：2020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：双子表面活性剂 酰胺基和酯基 可裂解性 表面活性性能 抑菌活性 

摘      要：阳离子型双子表面活性剂因其具有较低的临界胶束浓度(CMC),特殊的聚集能力与流变学性能,从而在杀菌、纺织、木材防腐、金属缓蚀及石油采收等领域具有广阔的应用前景。但表面活性剂在使用的过程中不断在环境中累积,会对土壤水体等造成污染,尤其是阳离子型双子表面活性剂因其具有较强的杀菌性而对水生生物有较强的生物毒性。为了得到性能更加优异,更为环保的阳离子型双子表面活性剂,将酰胺基与酯基引入到表面活性剂分子中,得到了两个系列共十二个新型且具有可裂解性能的阳离子型双子表面活性剂。具体研究过程如下:1、通过两步反应合成了三个间隔基中含酰胺基的阳离子型双子表面活性剂,其化学通式为CHN(CH)-(CH)-NHOC-(CH)-CONH-(CH)-N(CH)CH(n=8,10,12),简称为BQA-n(n=8,10,12)。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)和核磁氢谱(H NMR)确认了中间产物与双子表面活性剂的结构。2、通过电导率法测定了BQA-n(n=8,10,12)在不同温度下的CMC,与传统的单链表面活性剂相比,这些双子表面活性剂具有较低的CMC。计算了这些双子表面活性剂的反离子解离度(α)与胶束化标准吉布斯自由能(?G),并测定了它们的克拉夫温度(K)。结果表明,这三种表面活性剂均具有自发的胶束形成过程和良好的水溶性。3、通过三步反应合成了九个间隔基中含酰胺基,疏水链中含酯基的阳离子型双子表面活性剂,其化学通式为CHOOCCHN(CH)-(CH)-NHOC-(CH)-CONH-(CH)-N(CH)CHCOOCH(m=2,3,4;n=8,10,12),简称为BEQA-n,PEQA-n和HEQA-n(n=8,10,12)。通过FT-IR和H NMR确认了中间产物与双子表面活性剂的结构。4、通过电导率法测定了BEQA-n,PEQA-n和HEQA-n(n=8,10,12)在不同温度下的CMC,发现酰胺基和酯基的同时引入使得双子表面活性剂具有更低的CMC。计算了这些双子表面活性剂的α与?G,并测定了它们的K,发现这些表面活性剂同样具有自发形成胶束的能力和良好的水溶性。研究了BEQA-n,PEQA-n和HEQA-n(n=8,10,12)在酸性和碱性溶液中的水解时间,发现酰胺基和酯基的同时引入使得双子表面活性剂具有更好的水解能力。利用紫外-可见光分光光度计、动态光散射(DLS)、电子透射显微镜(TEM)和接触角测量等方法探究了同时含酰胺基和酯基双子表面活性剂的抗电解质性能、聚集性能、润湿性能和泡沫性能。结果表明,双子表面活性剂的疏水链和间隔基长度均对表面活性剂的表面活性性能产生很大影响,并且酰胺基和酯基的引入也会造成双子表面活性剂这些性能的改变。另外,还测定了BEQA-n、PEQA-n和HEQA-n(n=8,10,12)对大肠杆菌ATCC 25922和金黄色葡萄球菌ATCC 25923的最小抑菌浓度(MIC),并将其用来评价双子表面活性剂的抑菌活性。HEQA-10对两种菌株均显示出最好的抑菌活性。