脂肪酰取代二羟乙基甘氨酸的合成及其在造纸施胶中的应用研究

来源 :中国海洋大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kerrytony
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N,N-二羟乙基甘氨酸(简称Bicine)是一种氨基酸衍生物,广泛用作生物化学和医学研究中的pH缓冲剂。对于其合成在国内未见报道,目前市场上使用的Bicine基本来源于进口,因此Bicine合成条件的优化研究具有理论和实际应用价值。本论文用二乙醇胺与乙二醛反应合成Bicine,详细探讨了影响此反应收率的各种因素。通过正交实验得出最佳反应条件为:在氮气保护下,将等摩尔量的二乙醇胺与40%乙二醛水溶液于95℃下反应120分钟,反应物浓缩、冷冻析晶、无水乙醇洗涤得产品,滤液冷冻,48小时后又得另一部分相同产品,干燥得白色固体Bicine,总收率为82.48%。通过元素分析、紫外光谱和红外光谱等现代分析方法对产物进行了结构表征。 根据国外文献报道脂肪酰取代二羟乙基甘氨酸具有造纸施胶方面的用途,本论文以自制Bicine与硬脂酸或油酸为原料,通过酰氯酯化法和脱水酯化法分别合成硬脂酰取代二羟乙基甘氨酸(BSE)或油酰取代二羟乙基甘氨酸(BOE),对合成条件进行了优化。得出用酰氯酯化法酯化率较高,反应条件为:在无溶剂条件下,Bicine与酰氯摩尔比为1.0:2.2,反应时间为8小时,温度为95℃。作为一种全新的施胶剂,本论文探讨了影响纸张施胶效果的主要因素,如浆种、pH值、填料、施胶程序、施胶剂及助留剂用量等。得出在一定绝干浆的条件下,胶料用量在0.6%左右、施胶pH值在5.5~7.0之间、硫酸铝用量为1.0%、助留剂(CPAM)用量为0.05%时,施胶效果显著,在纸纤维上有较好的留着性能。同时实验中用傅里叶变换红外(FT-IR)、扫描电镜(SEM)等现代仪器分析验证了产物的结构以及施胶后纸张的表面特性,证明这是一种可在中性条件下施胶的新型施胶剂。通过比较实验,得出这种新型施胶剂优于现有AKD中性施胶剂。 本论文的创新点主要有:(1)合成了一种氨基酸衍生物,并通过几种先进分析手段对其进行了结构表征,在此之前未见国内有文献报道过; (2)通过两种酯化方法合成了脂肪酰取代二羟乙基甘氨酸,并首次将其应用于造纸施胶中; (3)初步探讨了此新型施胶剂的施胶机理,其具有氨基酸型两性表面活性剂的特征结构,在不同pH下以不同的离子形态存在,在酸性及中性条件下可与纸纤维静电结合,助留剂作用下可达到理想的施胶效果。 BSE施胶剂目前国内尚无报道,国外亦无产品出现,其结构与性能表征及应用方面的研究具有重要的理论和实际意义。
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