头基含羟基的季铵盐Gemini表面活性剂的合成及其水溶液的胶团行为研究

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Gemini表面活性剂是通过化学键将两个单链单头基普通表面活性剂在头基处联接而成,因而抑制了表面活性剂有序聚集过程中的头基分离力,极大提高了表面活性。与普通表面活性剂相比,Gemini表面活性剂不仅是概念上的突破,而且具有较低的krafft点、其临界胶团浓度至少低一个数量级、降低表面张力的效率提高十到百倍等很多优良性质,被誉为新一代表面活性剂。关于Gemini表面活性剂的研究已成为表面化学研究的热点。本文以十四醇、十六醇和十八醇为起始原料,通过与液溴、红磷的溴代反应,再与二乙醇胺反应,产物通过碱处理得到相应的叔胺。尝试以1,2-二溴乙烷(1)、环氧氯丙烷(2)、环氧氯丙烷衍生物(3)、反1,4-二溴-2-丁烯(4)、α,α-二溴对二甲苯(5)为连接基团,与叔胺反应,摸索反应条件,欲研制出一类新型的双子季铵盐表面活性剂,其特点是在双子季铵盐表面活性剂中引入了羟乙基。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、氢核磁共振图谱(1H-NMR)等手段确认了合成的中间体、连接基团及Gemini表面活性剂的结构。通过滴定法测试合成的Gemini表面活性剂G16-4和G16-5的纯度。测试了各Gemini表面活性剂的krafft点、溶液的电导率及黏度,并与选定的一种阳离子Gemini表面活性剂商品G31656进行对比。结果表明,合成的两种阳离子Gemini表面活性剂的krafft点及临界胶团浓度均比商品G31656略高。通过电导率计算得到的热力学参数说明,G16-4,G16-5和G31656在水溶液中成胶团化过程中均是以熵驱动为动力。G16-4和G16-5对水溶液增稠效果优于G31656。这可能是头基上的羟基在胶团间缔合形成氢键,增大了胶团间相互作用力所致。测试结果表明,头基含羟基可提高Gemini表面活性剂对水溶液的稠化性能。
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