含极性基团Gemini表面活性剂的合成与性质研究

论文摘要

Gemini表面活性剂拥有特殊的结构，主要由两条疏水尾链、两个亲水头基和一条联接链组成。其特殊组成部分联接链和两条疏水链的多变性，对Gemini表面活性剂的界面吸附和聚集行为有着重要的影响。联接链可根据其结构、长短、刚柔性及亲疏水性的变化进行调控，使Gemini表面活性剂呈现许多特殊及优良的性质，所以对其的合成及性质研究已获得国内外学者的热切关注及研究。本论文的主要工作和结果如下：1．本论文主要设计合成6种含苯环联接链羧酸盐及3种含羟基季铵盐Gemini表面活性剂：（1）含苯环联接链羧酸盐Gemini表面活性剂：以长链酸为原料经α-溴代及酯化制得α-溴代酸酯，然后分别与4’4-二羟基二苯砜、4’4-二羟基二苯甲酮进行威廉森醚化反应，最后经过NaOH皂化制得含二苯砜、二苯甲酮为联接链的羧酸盐Gemini表面活性剂（记：Cm-Y-Cm，Y：苯环联接链）。（2）联接链含羟基Gemini表面活性剂：以丙三醇为原料，经过溴素的取代反应制得1，3-二溴丙三醇，然后分别与N,N-二甲基十二叔胺、N,N-二甲基十四叔胺、N,N-二甲基十六叔胺反应制得12-3（OH）-12、14-3（OH）-14、16-3（OH）-16三种季铵盐表面活性剂（记：m-3（OH）-m，m为烷烃尾链）。以上所有产物均通过氢核磁共振、元素分析、红外光谱（IR）结构表征，证实为目标产物。2．通过表面张力法（吊环法）测定了C12-OSO-C12（二苯砜联接链）及C12-CO-C12（二苯甲酮联接链）两种羧酸盐Gemini表面活性剂的表面张力曲线，结果表明两种Gemini表面活性剂均具有较大的Amin，主要是因为都拥有较大的头基和长的苯环联接链，且在界面排列较紧密。此外，都还有很小的cmc，主要是因为联接链中拥有亲水极性基团。还通过电导法测定了C12-OSO-C12表面活性剂的cmc，研究表明该方法测定的cmc明显高于表面张力法测定的cmc。最后，还通过紫外可见光谱法测定了C14-OSO-C14的cmc，与表面张力测定的C12-OSO-C12相比，其值明显较小。可见，随着尾链长度的增大，在很大程度上促进了胶束的形成，从而表现为较小的cmc值。3．通过表面张力方法研究了联接链含羟基（m-3（OH）-m）系列表面活性剂的气/液界面吸附性质。主要考察了疏水链长对于表面吸附性质的影响，结果表明该系列表面活性剂的cmc随着尾链的增长而降低，16-3（OH）-16的cmc降低幅度较大，这是由于其疏水作用显著增强所致，因此具有较高的表面活性。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 表面活性剂基础知识
• 1.1.1 表面活性剂概述
• 1.1.2 表面活性剂分类
• 1.1.3 表面活性剂的主要作用及应用
• 1.2 Gemini 表面活性剂
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 Gemini 表面活性的特性
• 1.2.3 Gemini 表面活性的分类及应用
• 1.3 阳离子型 Gemini 表面活性剂的合成及性质研究的概述
• 1.3.1 阳离子型 Gemini 表面活性剂的合成综述
• 1.3.2 阳离子型 Gemini 表面活性剂的性质研究概述
• 1.4 羧酸盐阴离子 Gemini 表面活性剂的合成及性质研究概述
• 1.4.1 羧酸盐阴离子 Gemini 表面活性剂的合成现状
• 1.4.2 羧酸盐阴离子 Gemini 表面活性剂的研究概述
• 1.5 选题依据
• 第二章 合成路线设计
• 2.1 Gemini 表面活性剂的合成总结
• 2.1.1 阴离子型 Gemini 表面活性剂合成思路总结
• 2.1.2 季铵盐 Gemini 表面活性剂合成思路总结
• 2.1.3 含苯环联接链羧酸盐 Gemini 表面活性剂的合成路线
• 2.1.4 联接链含羟基季铵盐 Gemini 表面活性剂的合成路线
• 2.2 合成路线评价
• 第三章 目标化合物的合成、提纯及表征
• 3.1 试剂和仪器
• 3.1.1 试剂
• 3.1.2 仪器
• 3.2 含苯环联接链羧酸盐及联接链含羟基季铵盐 Gemini 表面活性剂及的合成步骤
• 3.2.1 原料预处理
• 3.2.2 含苯环联接链羧酸盐 Gemini 表面活性剂及的合成步骤
• 3.2.2.1 α-溴代酸酯（1a、1b、1c、1d）的制备
• 3.2.2.2 中间体（2a、2b、2c、2d、2e、2f）的制备
• 3.2.2.3 目标产物（3a、3b、3c、3d、3e、3f）的制备
• 3.2.3 含羟基联接链季铵盐 Gemini 表面活性剂的合成步骤
• 3.2.3.1 1,3–二溴–2–丙醇（4a）的制备
• 3.2.3.2 m-3（OH）-m（m=12、14、16）的制备
• 3.3 终产物结构表征
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 关于合成含苯环联接链羧酸盐 Gemini 表面活性剂的讨论
• 3.4.2 关于合成联接链含羟基季铵盐 Gemini 表面活性剂的讨论
• 第四章 目标化合物的性质研究
• 4.1 测试仪器及方法
• 4.1.1 测试仪器及试剂
• 4.1.1.1 测试仪器
• 4.1.1.2 试剂
• 4.1.2 测试方法
• 4.1.2.1 表面张力
• 4.1.2.2 电导
• 4.1.2.3 紫外可见吸收光谱
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 联接链含苯环的羧酸盐 Gemini 表面活性剂的基本性质研究
• 4.2.1.1 表面张力法
• 4.2.1.2 电导法
• 4.2.1.3 紫外可见光谱法
• 4.2.2 m-3（OH）-m 在气/液界面的吸附行为
• 4.3 性质总结
• 总结
• 1. 合成研究
• 2.基本性质研究
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历