季铵盐双子表面活性剂的合成和表面活性
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对称双季铵盐表面活性剂的合成及性能
１ ３ 分 析 指 标 与 方 法 ． １ ３ １ 产 物 结 构 表 征 ．．
异 丙 醇 为 溶 剂 ， 备 了 一 种 季 铵 盐 双 子 表 面 活 性 制 剂二溴 化 Ｎ， Ｎ 二 （ 甲 基 十 二 烷 基 ） 二 铵 。 二 丁 反应式 如下 ：
ＣＨ ３
／
，
用 红外 光谱 （ ｒ 片法 ） 核磁共 振 对化合 ＫＢ 压 和
Ｔ与 化 学制 药方 面 的 研 究 工 作 。Ｅ ｍａｌｓ ｙ ｃ ｕ ＠ｙ ａ ． ｅ 。 － — ｉ ｋ ｓｙ ｎ ｅｈ ｎｔ ：
予 华仪 器有 限公 司 ｉ Ｅ ＯＲ ７傅 里 叶红外 光谱 Ｔ ＮＳ ３
＿ Ｔ研究 所 ； ， 一 溴 丁烷 ， 学 纯 ， １ ４二 化 国药 集 团 化 学
试 剂 有 限公 司 ；
ＤＦ １ １ 一０ Ｓ集 热 式 恒 温 加 热 磁 力 搅 拌 器 ， 南 河
＿
作 者 简介 ： 曹云 丽 （ ９ ６一 ， ， 师 ， 士 ， 要 从 事 精 细 化 １７ ）女 讲 硕 主
ＣＨ３
采 用 表 面 张 力 法 中 最 大 气 泡 压 力 法 ， 制 不 配
同浓 度 的表 面活性 剂溶 液 ， ２ 在 ５℃用 表 面张力 仪 测定 各 溶 液 的 表 面 张 力 ， 表 面 张 力 浓 度 对 数 作
１ 实 验 部 分 １ １ 试 剂 与 仪 器 ．
（ － ） ￣ｌ ｃ 曲线 ， 得 表 面 活 性 剂 的 临 界 胶 束 浓 度 ｇ 求
第 ２ ８卷 第 ２期 ２１ Ｏ １年 ３月
精
细
石
油
化
工
Ｓ ＰＥＣ Ｉ ＬＩ Ｙ Ａ Ｔ ＰＥＴ Ｒ ＯＣ Ｈ ＥＭ Ｉ ＣＡ ＬＳ
异 丙 醇 为 溶 剂 ， 备 了 一 种 季 铵 盐 双 子 表 面 活 性 制 剂二溴 化 Ｎ， Ｎ 二 （ 甲 基 十 二 烷 基 ） 二 铵 。 二 丁 反应式 如下 ：
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予 华仪 器有 限公 司 ｉ Ｅ ＯＲ ７傅 里 叶红外 光谱 Ｔ ＮＳ ３
＿ Ｔ研究 所 ； ， 一 溴 丁烷 ， 学 纯 ， １ ４二 化 国药 集 团 化 学
试 剂 有 限公 司 ；
ＤＦ １ １ 一０ Ｓ集 热 式 恒 温 加 热 磁 力 搅 拌 器 ， 南 河
＿
作 者 简介 ： 曹云 丽 （ ９ ６一 ， ， 师 ， 士 ， 要 从 事 精 细 化 １７ ）女 讲 硕 主
ＣＨ３
采 用 表 面 张 力 法 中 最 大 气 泡 压 力 法 ， 制 不 配
同浓 度 的表 面活性 剂溶 液 ， ２ 在 ５℃用 表 面张力 仪 测定 各 溶 液 的 表 面 张 力 ， 表 面 张 力 浓 度 对 数 作
１ 实 验 部 分 １ １ 试 剂 与 仪 器 ．
（ － ） ￣ｌ ｃ 曲线 ， 得 表 面 活 性 剂 的 临 界 胶 束 浓 度 ｇ 求
第 ２ ８卷 第 ２期 ２１ Ｏ １年 ３月
精
细
石
油
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工
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新型双子表面活性剂的合成及性能研究
１２ 合成步 骤 ．
—
ＮＨ－Ｃ— Ｏ— Ｃ ＨＨ ３
Ｈ３ － Ｃ Ｂｒ
ｃ Ｈ，
Ｉ
Ｏ— Ｃ２ 一 Ｎ — ＣＨ３ ｒ Ｈ４ Ｂ－
Ｉ
图 ２ 氨酯化 反应式
１２ １ 季铵 盐产 品的合成 ．．
在烘干的磨 口三颈瓶中加人准确量取 的 Ⅳ，
Ｚ
｛
旧
２ 季铵 盐型双 子表面 活性剂 的表面 活性
２ １ 双子 表面 活性剂表 面活性 ．
准确称 取适 量季 铵 盐 双 子表 面活 性剂 产 品 ， 配制成一 系列 不 同浓度 的稀 溶 液 ， ２ 在 ５℃ 下 ， 参 照 ＩＯ０４ １８ Ｓ ３ — ９５拉起 圆环 液膜 法 测定 其 表 面张
皤
Ｃ２１ ＨＢｒ １Ｏ － ４ —
Ｒ ｃ Ｉ ／ｓ
与普通 表面活 性 剂 相 比 ， 子 表 面活 性剂 具 双
图 １ 季铵化反 应式
有很低的临界胶束浓度 （ ＭＣ 值和很高的界面 Ｃ ） 活性 ， 这两大特性是 目前三次采油中驱油用 的任
何 一种表 面活性剂 所无法 比拟 的 ， 因此 ， 子表 面 双 活性剂在 三次采油 领域具 有很 大的应用潜 力 。
图 ４ 十 四／ 十六烷 基三 甲基溴化铵 浓度
对 表面张 力的影 响
力， 考察双子表面活性剂浓度对表面张力的影响 ， 结果 见 图 ３ 。
从 图 ４可 以看 出 ， 使 常用 阳离 子 表 面 活性 要 剂表 面张力 降 低 到４ Ｎ ｍ左右 时 ， 用 阳离 子 ０ｍ ／ 常
Ⅳ一 甲基 乙醇 胺 （ ＭＥ ， 后 加 人 等 摩 尔 量 二 Ｄ Ａ） 然 的溴 代 烷 ， 拌 均 匀 ， 时溶 液 为 均 一 的 透 明液 搅 此
—
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图 ２ 氨酯化 反应式
１２ １ 季铵 盐产 品的合成 ．．
在烘干的磨 口三颈瓶中加人准确量取 的 Ⅳ，
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２ 季铵 盐型双 子表面 活性剂 的表面 活性
２ １ 双子 表面 活性剂表 面活性 ．
准确称 取适 量季 铵 盐 双 子表 面活 性剂 产 品 ， 配制成一 系列 不 同浓度 的稀 溶 液 ， ２ 在 ５℃ 下 ， 参 照 ＩＯ０４ １８ Ｓ ３ — ９５拉起 圆环 液膜 法 测定 其 表 面张
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与普通 表面活 性 剂 相 比 ， 子 表 面活 性剂 具 双
图 １ 季铵化反 应式
有很低的临界胶束浓度 （ ＭＣ 值和很高的界面 Ｃ ） 活性 ， 这两大特性是 目前三次采油中驱油用 的任
何 一种表 面活性剂 所无法 比拟 的 ， 因此 ， 子表 面 双 活性剂在 三次采油 领域具 有很 大的应用潜 力 。
图 ４ 十 四／ 十六烷 基三 甲基溴化铵 浓度
对 表面张 力的影 响
力， 考察双子表面活性剂浓度对表面张力的影响 ， 结果 见 图 ３ 。
从 图 ４可 以看 出 ， 使 常用 阳离 子 表 面 活性 要 剂表 面张力 降 低 到４ Ｎ ｍ左右 时 ， 用 阳离 子 ０ｍ ／ 常
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季铵盐双子型表面活性剂的合成及其缓蚀性能
季铵盐双子型表面活性剂的合成及其缓蚀性能
李孟;岳为超;徐吉展;叶天旭
【期刊名称】《腐蚀与防护》
【年(卷),期】2013(34)12
【摘要】以邻苯二甲酸为连接基,油酸酰胺为主体,氯化苄为成盐试剂,合成了一种新型的季铵盐双子型表面活性剂(ODOB).它具有更多的吸附基团,水溶性良好.SEM 结果显示,其在钢片表面具有很好的吸附成膜性能,能在碳钢表面形成单分子的吸附层,一个缓蚀剂分子可以取代2.7个水分子.电化学和失重法结果显示,ODOB通过增大反应的活化能来抑制腐蚀速率,其质量浓度为150mg/L时,在10％的盐酸(25℃)中的缓蚀率可以达到99.3％.
【总页数】5页(P1058-1061,1071)
【作者】李孟;岳为超;徐吉展;叶天旭
【作者单位】中国石油大学(华东)化学工程学院,青岛266580;中国石油大学(华东)化学工程学院,青岛266580;中国石油大学(华东)化学工程学院,青岛266580;中国石油大学(华东)理学院,青岛266580
【正文语种】中文
【中图分类】TG174.42
【相关文献】
1.HCl介质中双子季铵盐表面活性剂对碳钢的缓蚀性能 [J], 李冰;陈洪龄
2.季铵盐双子表面活性剂的合成及缓蚀性能研究 [J], 杨卉;李松波;郝燕;王延铭
3.糖基季铵盐双子表面活性剂的缓蚀性能 [J], 王军;陈玉菲;李妮妮;杨许召;邹文苑
4.季铵盐型阳离子双子表面活性剂的合成研究进展 [J], 郭乃妮;古元梓
5.季铵盐型两性双子表面活性剂的合成及应用研究进展 [J], 郭乃妮;王小荣;古元梓;韩一诺;孔裕;荆程程
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一种季铵盐型双子表面活性剂的合成
进 行 。从表 ４可看 出 ， 随着反 应 温度增 加 ， 产物 收
率增 加。反应温度 为４ ＝ ， 物收率达 最大 Ｏｃ 时 产 【 值， ８ ％。因此， 为 ５ 反应温度 以 Ｏｃ 为宜。 ４ ＝ 【
２ ５ 产物 与十 二烷基磺 酸钠 的复 配性能 ．
文献报道 ， 此类双子表面活性剂合成时， 多使 用高 沸 点 溶 剂 ， Ｊ 甲基 吡 咯 烷 酮 （ 点 如 ７ ｖ一 沸
关键 词 双子表面活性 剂 季铵盐型 丙酮溶剂
双 子表 面 活性剂 是 由两 个普 通 单链单 头基 表 面活性 剂在 离子 头基 处通 过 连接 基 团 以化 学键 连 接而成 。这 种 结 构 使 碳 链 间 更 易 产 生 强 范 德 华 力 ， 子头基 间形 成共 价 键 ， 离 在溶 液气 液界 面上 形
１ 实验
２ １ 溴代 烷烷 基长 度对产 物表 面 张力 的影 响 ．
Ⅳ， 二 甲基 乙醇胺与溴代 十二烷 、 Ⅳ一 溴代 十
四烷 、 溴代 十六 烷摩 尔 比均 为 １ １Ｎ， ： ， Ｎ一二 甲基 乙醇胺 取 １ （ ０ １ｍ １ ， ０ｍＬ 约 ． ｏ） 水浴 恒 温２ Ｏ℃ ， 以 丙 酮 为溶 剂 ， 量５ 。 考 察 溴 代 烷 烷 基 长 度 加 ０ｍＬ 对 产物 溶 液表 面张力 的影 响 ， 果见 表 １ 结 。
维普资讯
２０ ０ ８年 ６月
王梓民等． 一种 季铵 盐型双子表面活性剂 的合成
４ ３
一
种 季 铵 盐 型 双 子 表 面 活 性 剂 的合 成
王梓 民 王东增 黄俊莉 胡 星琪
（ 西南石油大学 化学化工学院 ， 成都 ６ ００ ） １５ ０
成紧密 排列 ， 而具 有 更 高 的 表 面活 性 。 １４ 从 ９ ６年
季铵盐表面活性剂的合成与应用研究进展
三、研究进展
近年来，季铵盐表面活性剂的研究主要集中在绿色合成和多功能应用上。
1、绿色合成
传统的季铵盐合成方法主要使用石化原料，对环境影响较大。近年来，研究 者们致力于开发使用生物质原料的绿色合成方法。例如，利用生物发酵法得到的 生物质醇类物质作为原料，与氯气反应可以得到一系列的季铵盐表面活性剂。这 种绿色合成方法不仅可以减少对化石资源的依赖，还可以降低环境污染。
一、季铵盐表面活性剂的合成
季铵盐表面活性剂的合成主要分为三个步骤：首先是通过石化或生物发酵等 方法获得烷基卤化物；其次是亲核反应，即烷基卤化物与季铵盐基团反应生成季 铵盐；最后是后处理，包括洗涤、干燥、精制等步骤。
常用的季铵盐合成方法有：氯化和胺化法、酯化法和醚化法等。这些方法在 具体操作和反应条件上略有不同，但基本原理相似。
2、多功能应用
随着科技的发展，季铵盐的应用领域越来越广泛。除了在医药、农业、个人 护理和水处理等领域的应用，季铵盐还被应用于能源、环保、材料等领域。例如， 一些季铵盐衍生物被用作电池的电解质和电极材料；还有一些季铵盐可以作为新 型的纳米材料制备和修饰剂。这些多功能应用进一步拓展了季铵盐的使用范围， 为未来的发展提供了新的方向。
2、结构与性能关系研究
结构与性能关系的研究对于优化季铵盐型阳离子双子表面活性剂的性能具有 重要意义。研究发现，季铵盐基团的链长、连接基团的类型和长度等因素对双子 表面活性剂的表面张力、临界胶束浓度等性能有显著影响。
四、未来研究方向
季铵盐型阳离子双子表面活性剂作为一种高效、环保的洗涤剂和去污剂，在 未来的研究中具有广阔的发展前景。以下是一些未来的研究方向：
marizes the synthesis methods, research progress, and future research directions of quaternary ammonium salt-type cationic gemini surfactants.
双子表面活性剂
双子表面活性剂概述-结构
Gemini表面活性剂分子中 含有两个疏水基团、两个 亲水基团和一个联接基团， 且联接基团靠近亲水基团， 联接基团可以亲水也可以 疏水。
分子结构顺序为:长的碳氢 链疏水链、离子头基、联 接基团、第二个离子头基、 第二个碳氢链 B结构中的亲水基团与联接 基团靠得比较近，也属于 Gemini表面活性剂。
双子表面活性剂的应用及前景
（2）预鞣和复鞣填充剂 在皮革鞣制过程中，由于双子表面活性剂特殊的结构和性质 ，具有能与皮胶原上的结合点快速结合的特点，可防止鞣剂 与皮纤维因结合过快而出现表面过鞣的现象；另外，双子表 面活性剂既能显著降低溶液的表面能又可以加速鞣剂的渗透 ，达到速鞣、鞣制均匀或提高结合量使成革丰满的目的。 双子表面活性剂是由联结基团通过化学键将两个或多个单体 表面活性剂连接在一起，扩充其链结构增加分子量，同时与 胶原或鞣剂进行多点结合，从而使得它还可以作为复鞣填充 剂。加脂剂是制革过程中用量最大的一类皮革化工产品，磺 酸盐型皮革加脂剂是最主要的品种之一。
双子表面活性剂概述-性能
1.极容易吸附在气/液表面，而且有多种形态，比传统型 表面活性剂溶液有大得多的表面活性。较高的表面活性意 味着完成某一具体用途时的用量较少，从而需要更少的原 料，产生更少的需要处理的副产品。 2.很容易聚集成胶束，临界胶束浓度比传统表面活性剂溶 液低。这意味着一些不溶的物质能在较低的表面活性剂浓 度下的溶液中增溶。 3.大部分阴离子双子表面活性剂的Krafft点(TkP质量分数 为1%)都在0℃以下，表明有良好的水溶性，这是由于双 子表面活性剂含有两个亲水基团的缘故。
双子表面活性剂
11级化学工艺徐运欢
目录
1 2 3
双子表面活性剂概述 双子表面活性剂的合成
季铵盐型两性双子表面活性剂的合成及应用研究进展
季铵盐型两性双子表面活性剂的合成及应用研究进展郭乃妮，王小荣，古元梓，韩一诺，孔 裕，荆程程（咸阳师范学院 化学与化工学院，陕西 咸阳 712000）［摘要］综述了近年来季铵盐型两性双子表面活性剂的主要合成方法和性能，总结了季铵盐型两性双子表面活性剂在日用化工、纺织、皮革、造纸、石油开采、环境治理和金属加工防护及其他领域的应用。
对新型季铵盐型两性双子表面活性剂的合成机理、合成方法和应用前景进行了总结和展望。
［关键词］两性双子表面活性剂；季铵盐；合成方法；表面活性［文章编号］1000-8144（2021）06-0608-08 ［中图分类号］TQ 423.12 ［文献标志码］AResearch on synthesis and application ofquaternary ammonium salt amphoteric Gemini surfactantsGuo Naini ，Wang Xiaorong ，Gu Yuanzi ，Han Yinuo ，Kong Yu ，Jing Chengcheng（College of Chemistry and Chemical Engineering ，Xianyang Normal University ，Xianyang Shaanxi 712000，China ）［Abstract ］The hydrophilic group of quaternary ammonium salt amphoteric Gemini surfactant is composed of quaternary ammonium salt positive ions and other negative ions ，with a special structure and excellent performance. The main synthetic methods and properties of a series of quaternary ammonium salt amphoteric Gemini surfactants in recent years were reviewed ，the application research of quaternary ammonium salt amphoteric Gemini surfactants in daily chemical industry ，textile ，leather ，papermaking ，petroleum exploitation ，environmental treatment and metal processing protection and other fields were analyzed. The synthesis mechanism ，synthesis method and performance application development direction of new quaternary ammonium salt amphoteric Gemini surfactants were summarized and prospected.［Keywords ］amphoteric Gemini surfactant ；quaternary ammonium salt ；synthesis methond ；surface activityDOI ：10.3969/j.issn.1000-8144.2021.06.017［收稿日期］2020-12-18；［修改稿日期］2021-01-20。
季铵盐双子表面活性剂的合成及其杀菌性能研究
Ｑｕ ｔｒ ａｙＡ ａｅｎ ｒ ｍｍｏ ｉｍ ｍｉｉ ｕ ｆｃａ ｔ ｎｕ Ｇｅ ｎ ｒａ ｔｎｓ Ｓ
ＭＡ０ Ｘｕ ．ｉｎ ｅ ｑａ ｇ ， ＨＥ Ｓ ｕ ｉ ， Ｌ ｕ ｈ ａ ＩＪ ｎ ，
Ｔ Ｎ ｈ ｎ． Ａ Ｇ Ｃ ｏ ｇ１ ． ｉ， Ｙ Ｎ ｕ ｎｙ ＷＡ Ｇ Ｂ．ｉｇ ， Ｆ Ｎ ｕｊｎ ． Ａ Ｇ Ｘ ａ ．ｕ ， Ｎ ｉ ｎ ｑ Ｅ ＧＹ － ｕ
ｒｄ ｃ ｇｂ ｃ ｒ （ Ｒ ） ｆｒ ｂ ｔ ｉ（ Ｂ ， ｏ ｌ ｒｗｈｂ ｃ ｒ （ Ｇ ｅ ｕｉ ａｔｉ Ｓ Ｂ ， ｅｒ ａ ｒ Ｆ ） ｔｔ ｏ ｔ ａｔ ｉ Ｔ Ｂ）ｔａ ｃｍ ｎｙｐｅｅ ｔ ｎ ｎ ｅａ ｏ ｅａ ａｇ ｅａ ｈ ｔ ｏ ｍｏｌ ｒｓｎ ｉ
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在 250 mL 圆底烧瓶中加入 30 mL 乙醇和 30 g ( 0 34 m o l) 吗啉, 在 60 搅拌下滴加 19 5 g( 0 08 m o l) 1, 6 二溴己烷, 0 5 h滴加完毕, 继续搅拌反应 4 5 h, 冷却至室温并抽滤。对所得滤液减压蒸馏, 除去溶剂, 得粗产品。将其溶入 30 mL 水中, 并加入 10 g 氢氧化钠, 静置分层, 分液得到上层有机层, 减 压蒸 馏除 去 其中 残 留 的吗 啉。得 到淡 黄 色 固体 18 45 g, 收率 90 1% 。反应式为:
WANG Jun, LUAN L i hu,i YANG Xu zhao, L I Gang sen
(H enan Provincial K ey Laboratory of Surface & Interface S cience, Zhengzhou University of L igh t Indus try, Zhengzhou 450002, H enan, China)
F ig. 1 E ffect o f temperature on the y ie ld of interm ed iate
随反应温度升高, 中间体收率增加。主要由于 温度升高, 活化分子增多, 反应速率加快。温度升至 70 后, 反应速率增加不明显, 反应体系中氧化和 挥发更加严重, 因此, 反应温度选定为 60 。
市科密欧化学试剂有限公司 ); 1, 6 二溴己烷、溴代 癸烷、溴代十二烷 #均为 AR, 阿拉丁试剂 ( 上海 ) 有
* 收稿日期: 2008- 08- 18; 定用日期: 2008- 10- 30 基金项目: 河南省重点科技攻关项目 ( 082102270006 ) ; 郑州市科技攻关项目 ( 074SCCG 23109 - 6) 作者简介: 王 军 ( 1961- ) , 男, 教授, 主要从事表面活性剂的合成与应用研究, E - m ai:l w angjun8828@ s ina. com。
Ab stract: Two types o f cat ionic gem in i surfactants ( m - 6 - m, m is 10, 12) w ere synthesized w ith m orpholine and alky l brom ide. T he chem ical structure of the purified products w ere conf irm ed using IR and 1HNMR. Surface tensions( CMC ) of 12- 6- 12 and 10- 6- 10 w ere m easured at 28 and are respectively 26 45 mN /m and 25 55 mN /m; the critica lm icelle concentrations( CM C) are 1 0 mm ol / L and 3 1 mm ol /L; pC20 are 3 48 and 3 03; excess adsorpt ion am ounts( max ) are 2 72 10- 6 m ol / m 2 and 2 80 10- 6 m ol /m2; and the saturation adsorption areas per mo lecule ( Am in ) are 0 611 nm 2 and 0 593 nm2. The resu lt show s that the surface tension of the gem in i surfactants are sim ilar as their co rrespond ing ! m onom er∀, bu t their CMC are only one tenth of the ir ! m onom er∀. Key w ord s: cat ionic; gem in i surfactan ts; surface tension; surfactants Foundation item s: Supported by H enan province key scient ific and technolog ical pro ject ( 082102270006) and the Zheng zhou city sc ience and techno logy pro ject( 074SCCG23109- 6)
第 1期
王 军, 等: 季铵盐双子表面活性剂的合成和表面活性
& 15&
限公司 ∃; 乙醇、丙酮 ( AR, 加入无水 N a2SO4 后过滤, 蒸馏精制 )。
仪器: GS- 0 5型高压釜 (威海化工器械有限公 司 ) ; T ensor27型 FT IR 红外光谱仪 ( 德国 Bruker公 司 ) ; Avance300型核磁共振仪 ( 德国 B ruker公司 )。 1 2 合成步骤 1 2 1 季铵盐双子表面活性剂的合成 1 2 1 1 中间体
目前文献报道的大多是以季氮离子为离子头基 的季铵盐双子表面活性剂 [ 4~ 6] , 而以含氮杂环为离
子头基的双子表面活性剂的合成和性能鲜见报道。 作者以吗啉和溴代烷为原料合成了以吗啉为离子
头基的季铵盐双子表面活性剂, 考察了其表面活性。
1 实验部分
1 1 试剂与仪器 试剂: 吗啉、氢氧化钠、溴乙烷 ( 均为 AR, 天津
以上数据说明此产品为目标产品。 2 3 表面活性
在 28 时, 采用滴体积法测定了合成物不同浓 度下的表面张力 ( 纯水表面张力 为 71 47 mN /m ), 结果见图 3、4。
图 2 溶剂对溴代烷转化率和季铵盐选择性 的影响 F ig. 2 E ffect o f so lvent on the conversion o f a lky l brom ide and
子表面活性剂与相同离子头基及烷基链的单季铵盐表面活性剂相比, CM C低一个数量级,
相差不大。
CM C
关键词: 季铵盐; 双子表面活性剂; 表面张力; 表面活性剂
中图分类号: TQ 423 12 文献标识码: A 文章编号:ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1003- 5214( 2009) 01- 0014- 04
Synthesis and Surface A ctivity of Cationic G em ini Surfactants
摘要: 以吗啉和溴代烷为原料, 合成了两种季铵盐双子表面活性剂 ( m - 6- m, m = 10, 12), 并用 IR 和 1HNM R 表征
了其结构。测得 28 时, 12- 6- 12和 10- 6- 10的表面张力 ( CMC )分别为 26 45 mN /m 和 25 55 mN /m; 临界胶
& 16&
精 细 化 工 F INE CH EM ICAL S
第 26卷
动态诱导效应, 增强氮原子的亲核性, 有利于反应的 进行 [ 7] , 而且丙酮对单季铵化和双季铵化产品都有较 好的选择性 [ 8] , 降低了提纯的难度。
为甲基、亚 甲基的 伸缩振 动吸 收峰; 1 450 ~ 1 500 cm - 1为 甲基、亚甲 基 的变 形振 动吸 收峰; 1 100 ~ 1 140 cm- 1为醚键伸缩振动吸收峰。
第 26卷第 1期 2 0 0 9年 1月
精 细化工
FINE CH EM ICAL S
V o.l 26, N o. 1 Jan. 2 0 0 9
表 面活性剂
季铵盐双子表面活性剂的合成和表面活性*
王 军, 栾立辉, 杨许召, 李刚森
(郑州轻工业学院 河南省表界面科学 重点实验室, 河南 郑州 450002)
the se lectiv ity to cation ic surfactan t
2 1 2 2 反应温度对反应的影响 以丙酮为溶剂, 投料比为 n (中间体 ) %n ( 溴代十
二烷 ) = 1%2 2, 考察了不同温度对反应的影响, 结果 见表 1。
表 1 反应温度对溴代烷转化率和季铵盐选择 性的影响 T able 1 E ffect o f tem pe ra ture on the conversion of a lky l
1 2 1 2 双季铵盐 在高压 釜中 加入 12 8 g ( 0 05 m o l) 中间 体、
24 3 g( 0 11 m o l)溴代癸烷 (或 27 4 g溴代十二烷 ) 和 150 mL 丙酮, 在 120 反应 48 h。冷却至室温过 滤, 得粗产品, 用去离子水重结晶 5次, 65 真空干 燥 48 h, 得白色固体粉末。反应式为:
双子表面活性剂是通过化学键将两个传统的单 头基单烷烃链表面活性剂在离子头基处用联接基团 联接起来的新一代表面活性剂 [ 1] , 从根本上克服了 传统的单离子型表面活性剂由于离子头基间的电荷 斥力或水化引起的分离倾向, 促进了其在界面或分 子聚集体中的紧密排列, 表现出优异的性能, 是胶体 与界面化学领域的研究热点 [ 2, 3] 。
n = 9时, 产物标记为 M - 10: 干燥后得固体 22 1 g, 收率 94 1% ; n = 11时, 产物标记为 M - 12: 干燥后 得固体 23 4 g, 收率 91 9% 。
2 结果与讨论
2 1 反应条件的影响 2 1 1 中间体的合成
以乙醇为溶剂, 投料比为 n ( 吗啉 ) %n ( 二溴己 烷 ) = 4 3%1, 反应时间分别为 3、4、5、6 h进行考察, 得到中间体收率与反应温度的关系, 结果见图 1。
n = 9 时, 产物 标记为 10 - 6 - 10: 干燥 后得 固体 22 3 g, 收率 63 9% ; n= 11时, 产物标记为 12- 612: 干燥后得固体 27 1 g 收率 71 8% 。 1 2 2 单季铵盐表面活性剂的合成
WANG Jun, LUAN L i hu,i YANG Xu zhao, L I Gang sen
(H enan Provincial K ey Laboratory of Surface & Interface S cience, Zhengzhou University of L igh t Indus try, Zhengzhou 450002, H enan, China)
F ig. 1 E ffect o f temperature on the y ie ld of interm ed iate
随反应温度升高, 中间体收率增加。主要由于 温度升高, 活化分子增多, 反应速率加快。温度升至 70 后, 反应速率增加不明显, 反应体系中氧化和 挥发更加严重, 因此, 反应温度选定为 60 。
市科密欧化学试剂有限公司 ); 1, 6 二溴己烷、溴代 癸烷、溴代十二烷 #均为 AR, 阿拉丁试剂 ( 上海 ) 有
* 收稿日期: 2008- 08- 18; 定用日期: 2008- 10- 30 基金项目: 河南省重点科技攻关项目 ( 082102270006 ) ; 郑州市科技攻关项目 ( 074SCCG 23109 - 6) 作者简介: 王 军 ( 1961- ) , 男, 教授, 主要从事表面活性剂的合成与应用研究, E - m ai:l w angjun8828@ s ina. com。
Ab stract: Two types o f cat ionic gem in i surfactants ( m - 6 - m, m is 10, 12) w ere synthesized w ith m orpholine and alky l brom ide. T he chem ical structure of the purified products w ere conf irm ed using IR and 1HNMR. Surface tensions( CMC ) of 12- 6- 12 and 10- 6- 10 w ere m easured at 28 and are respectively 26 45 mN /m and 25 55 mN /m; the critica lm icelle concentrations( CM C) are 1 0 mm ol / L and 3 1 mm ol /L; pC20 are 3 48 and 3 03; excess adsorpt ion am ounts( max ) are 2 72 10- 6 m ol / m 2 and 2 80 10- 6 m ol /m2; and the saturation adsorption areas per mo lecule ( Am in ) are 0 611 nm 2 and 0 593 nm2. The resu lt show s that the surface tension of the gem in i surfactants are sim ilar as their co rrespond ing ! m onom er∀, bu t their CMC are only one tenth of the ir ! m onom er∀. Key w ord s: cat ionic; gem in i surfactan ts; surface tension; surfactants Foundation item s: Supported by H enan province key scient ific and technolog ical pro ject ( 082102270006) and the Zheng zhou city sc ience and techno logy pro ject( 074SCCG23109- 6)
第 1期
王 军, 等: 季铵盐双子表面活性剂的合成和表面活性
& 15&
限公司 ∃; 乙醇、丙酮 ( AR, 加入无水 N a2SO4 后过滤, 蒸馏精制 )。
仪器: GS- 0 5型高压釜 (威海化工器械有限公 司 ) ; T ensor27型 FT IR 红外光谱仪 ( 德国 Bruker公 司 ) ; Avance300型核磁共振仪 ( 德国 B ruker公司 )。 1 2 合成步骤 1 2 1 季铵盐双子表面活性剂的合成 1 2 1 1 中间体
目前文献报道的大多是以季氮离子为离子头基 的季铵盐双子表面活性剂 [ 4~ 6] , 而以含氮杂环为离
子头基的双子表面活性剂的合成和性能鲜见报道。 作者以吗啉和溴代烷为原料合成了以吗啉为离子
头基的季铵盐双子表面活性剂, 考察了其表面活性。
1 实验部分
1 1 试剂与仪器 试剂: 吗啉、氢氧化钠、溴乙烷 ( 均为 AR, 天津
以上数据说明此产品为目标产品。 2 3 表面活性
在 28 时, 采用滴体积法测定了合成物不同浓 度下的表面张力 ( 纯水表面张力 为 71 47 mN /m ), 结果见图 3、4。
图 2 溶剂对溴代烷转化率和季铵盐选择性 的影响 F ig. 2 E ffect o f so lvent on the conversion o f a lky l brom ide and
子表面活性剂与相同离子头基及烷基链的单季铵盐表面活性剂相比, CM C低一个数量级,
相差不大。
CM C
关键词: 季铵盐; 双子表面活性剂; 表面张力; 表面活性剂
中图分类号: TQ 423 12 文献标识码: A 文章编号:ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1003- 5214( 2009) 01- 0014- 04
Synthesis and Surface A ctivity of Cationic G em ini Surfactants
摘要: 以吗啉和溴代烷为原料, 合成了两种季铵盐双子表面活性剂 ( m - 6- m, m = 10, 12), 并用 IR 和 1HNM R 表征
了其结构。测得 28 时, 12- 6- 12和 10- 6- 10的表面张力 ( CMC )分别为 26 45 mN /m 和 25 55 mN /m; 临界胶
& 16&
精 细 化 工 F INE CH EM ICAL S
第 26卷
动态诱导效应, 增强氮原子的亲核性, 有利于反应的 进行 [ 7] , 而且丙酮对单季铵化和双季铵化产品都有较 好的选择性 [ 8] , 降低了提纯的难度。
为甲基、亚 甲基的 伸缩振 动吸 收峰; 1 450 ~ 1 500 cm - 1为 甲基、亚甲 基 的变 形振 动吸 收峰; 1 100 ~ 1 140 cm- 1为醚键伸缩振动吸收峰。
第 26卷第 1期 2 0 0 9年 1月
精 细化工
FINE CH EM ICAL S
V o.l 26, N o. 1 Jan. 2 0 0 9
表 面活性剂
季铵盐双子表面活性剂的合成和表面活性*
王 军, 栾立辉, 杨许召, 李刚森
(郑州轻工业学院 河南省表界面科学 重点实验室, 河南 郑州 450002)
the se lectiv ity to cation ic surfactan t
2 1 2 2 反应温度对反应的影响 以丙酮为溶剂, 投料比为 n (中间体 ) %n ( 溴代十
二烷 ) = 1%2 2, 考察了不同温度对反应的影响, 结果 见表 1。
表 1 反应温度对溴代烷转化率和季铵盐选择 性的影响 T able 1 E ffect o f tem pe ra ture on the conversion of a lky l
1 2 1 2 双季铵盐 在高压 釜中 加入 12 8 g ( 0 05 m o l) 中间 体、
24 3 g( 0 11 m o l)溴代癸烷 (或 27 4 g溴代十二烷 ) 和 150 mL 丙酮, 在 120 反应 48 h。冷却至室温过 滤, 得粗产品, 用去离子水重结晶 5次, 65 真空干 燥 48 h, 得白色固体粉末。反应式为:
双子表面活性剂是通过化学键将两个传统的单 头基单烷烃链表面活性剂在离子头基处用联接基团 联接起来的新一代表面活性剂 [ 1] , 从根本上克服了 传统的单离子型表面活性剂由于离子头基间的电荷 斥力或水化引起的分离倾向, 促进了其在界面或分 子聚集体中的紧密排列, 表现出优异的性能, 是胶体 与界面化学领域的研究热点 [ 2, 3] 。
n = 9时, 产物标记为 M - 10: 干燥后得固体 22 1 g, 收率 94 1% ; n = 11时, 产物标记为 M - 12: 干燥后 得固体 23 4 g, 收率 91 9% 。
2 结果与讨论
2 1 反应条件的影响 2 1 1 中间体的合成
以乙醇为溶剂, 投料比为 n ( 吗啉 ) %n ( 二溴己 烷 ) = 4 3%1, 反应时间分别为 3、4、5、6 h进行考察, 得到中间体收率与反应温度的关系, 结果见图 1。
n = 9 时, 产物 标记为 10 - 6 - 10: 干燥 后得 固体 22 3 g, 收率 63 9% ; n= 11时, 产物标记为 12- 612: 干燥后得固体 27 1 g 收率 71 8% 。 1 2 2 单季铵盐表面活性剂的合成