论文部分内容阅读
羧酸盐表面活性剂因具有原料来源丰富、性质温和、生物降解性好等优点,被广泛应用于食品、印染、建筑、三次采油等诸多领域。但饱和长链羧酸盐表面活性剂的水溶性较差,在很多方面的应用受到了限制。本论文中以脂肪酸为原料,设计合成了两类α位取代的羧酸盐表面活性剂,考察了它们的水溶性及相应的溶液性质,主要研究内容如下:1.以月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、二十酸为原料,经由溴代、酯化、醚化和皂化反应,合成了两类羧酸盐表面活性剂α-苯氧基羧酸钠(简写为Cn-ph-Na,n=12,14,16,18,20)和α-(对(间)-叔丁基苯氧基)羧酸钠(简写为Cn-p-(t-bu)ph-Na和Cn-m-(t-bu)ph-Na,n=12,14,16)。同时合成了系列脂肪酸钠盐表面活性剂(CnNa,n=12,14,16,18,20),用于后续的性能比较。通过1H NMR确证了终产物的纯度和结构。2.通过浊度法和目测法分别得到了CnNa和Cn-ph-Na在水中的溶解度。CnNa系列中,只有链长稍短的十二酸钠(C12Na)在室温下的水溶性较好,为27 mmol·L-1。而表面活性剂Cn-ph-Na的水溶性分别为1250 mmol·kg-1、1110 mmol·kg-1、800 mmol·kg-1、670 mmol·kg-1和100 mmol·kg-1,远高于不含苯氧基团的脂肪酸钠表面活性剂。通过粉末X射线衍射(XRD)方法研究了表面活性剂CnNa和Cn-ph-Na固体的晶体结构。结果表明,对表面活性剂Cn-ph-Na而言,由于α位置上苯氧基的存在,表面活性剂分子无法紧密排列,削弱了烷烃链间的相互作用,水分子更容易渗入固体内部,其水溶性因而升高。3.通过表面张力法、荧光探针法研究了Cn-ph-Na系列表面活性剂的表面活性。Cn-ph-Na的cmc分别为4.81 mmol·L-1、0.56 mmol·L-1、0.036 mmol·L-1、0.0068 mmol·L-1和0.033 mmol·L-1。苯环的存在增强了分子的疏水性,其聚集能力也得到相应的提高。采用该系列表面活性剂对Al2O3纳米颗粒进行原位疏水化改性后,可以得到稳定的Pickering乳液。随着表面活性剂浓度的增加,由C12-ph-Na和C14-ph-Na与Al2O3纳米颗粒共同稳定的乳液产生了乳液的双相转变行为。高浓度的C16-ph-Na和C18-ph-Na溶液还具有一定的粘弹性。4.利用紫外-可见分光光度法、表面张力法、荧光探针法对Cn-p-(t-bu)ph-Na和Cn-m-(t-bu)ph-Na系列表面活性剂的溶解性能、表面活性以及乳化能力进行了研究。结果表明该系列表面活性剂具有较好的水溶性、较强的聚集能力以及较好的乳化性能。此外,通过稳态和动态流变测试研究了间、对位叔丁基苯氧基羧酸钠溶液的粘弹性。C12-p-(t-bu)ph-Na、C14-p-(t-bu)ph-Na、C14-m-(t-bu)ph-Na、C16-m-(t-bu)ph-Na在较低浓度下,溶液即呈现出明显的粘弹性。冷冻透射电镜(Cryo-TEM)实验结果证明,上述表面活性剂的水溶液中存在着蠕虫胶束。