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以无水葡萄糖、3-氯-1,2-丙二醇和十二/十四烷基二甲基叔胺为原料,两步法合成出了糖苷基季铵盐表面活性剂(CAPG)。糖苷化反应的优化工艺条件为:n(3-氯-1,2-丙二醇):n(葡萄糖)=3:1,催化剂的用量为0.6%,反应温度95℃。在此条件下葡萄糖的转化率为99.6%。季铵化反应的优化工艺条件为:n(氯代糖苷):n(叔胺)=1.4:1,m(正丙醇):m(水)=0.5:1,反应时间4h,在此条件下叔胺的转化率为88.4%。用红外光谱对中间体和目标产物的结构进行了分析。
对糖苷基季铵盐的表面活性、泡沫性能、润湿性能、抗硬水性能进行了测定。结果表明:糖苷基季铵盐具有较高的表面活性,其cmc为1.57×10-3mol/L,γcmc为27.3 mN/m;二次蒸馏水中初始泡沫体积为292 mL,在300 mg/L(以CaCO3计)硬水中初始泡沫体积为255 mL;平均润湿时间为1220 s;在硬水中的平均稳定性、差示稳定性分别为5和555。
研究了CAPG与十二烷基硫酸钠(K12)复配体系的稳定性、表面活性、泡沫性能和润湿性能。结果表明:CAPG与K12复配体系的稳定性好,并表现出很好的协同增效作用。当n(CAPG):n(K12)等于0.1:1,0.3:1,0.5:1时,复配体系的cmc分别为8.1×10-5 mol/L,6.5×10-5 mol/L,5.4×10-5 mol/L,大大低于单一组分的cmc,γcmc比单一组分略低,起泡力和泡沫稳定性均好于单一组分,润湿力比K12略低,但比CAPG好得多。
研究了CAPG与α-烯基磺酸钠(AOS)复配体系的稳定性,以及在表面和溶液中的相互作用。结果表明:复配体系具有很好的稳定性,在降低表面张力的效率及效能方面均有显著的提高,当n(CAPG):n(AOS)=1:1时增效作用最为明显,其cmc、γcmc分别为4.4×10-6 mol/L和24.9 mN/m,混合表面活性剂在表面和胶束中的相互作用参数βo、βm分别为-15.93和-14.29,表现出很好的协同效应。