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油酸基表面活性剂分子内双官能团构效关系研究

【摘要】:本论文采用天然可再生的油酸为原料,先将其甲酯化再乙氧基化,得到油酸甲酯乙氧基化物(OMEE),再经亚硫酸氢钠磺化,得到油酸甲酯乙氧基化物磺酸盐(OMEES)。此外,将脂肪酸甲酯磺酸盐(MES)皂化后可得α-磺基羧基二钠盐(SCDS)。将OMEE、OMEES和SCDS这三种同时含有双活性官能团的表面活性剂作为研究对象,通过测定表面张力(静/动态)、接触角、稳态荧光、润湿、乳化、泡沫和去污等性能,探究分子结构与性能间的关系。本论文的具体内容包括以下四个部分:1.OMEE的制备及性能研究。将油酸与甲醇反应得到油酸甲酯,后与环氧乙烷(EO)在催化剂作用下,直接加成得到OMEE。利用化学分析和红外光谱鉴定其分子结构,并与饱和脂肪酸甲酯乙氧基化物(FMEE)进行性能对比。结果表明,OMEE的cmc和γcmc都略高于FMEE;与FMEE相比,其泡沫和去污能力有所减弱,但润湿和乳化能力均有增强。2.OMEES的制备及性能研究。OMEE经Na HSO3磺化,过氧化苯甲酸叔丁酯和氯化铁水溶液分别作为催化剂、助催化剂合成了OMEES。通过化学和物理方法分析,确定了目标产物结构。此外,通过OMEE与OMEES性能对比可知,磺酸基的引入增加了OMEE分子的亲水性,降低了其在临界胶束浓度时的表面张力(γcmc),但吸附速率较慢,在气/液界面上的吸附量较少;OMEES的润湿、乳化、去污能力均减弱,起泡能力有所增强。3.OMEE和OMEES的耐酸耐碱性研究。通过萃取法和液相色谱分析法,分别定量且准确测定了OMEE、FMEE和OMEES的水解率,通过结果比较可知,FMEE的耐酸耐碱性最好,OMEE最差。OMEES在强碱性(p H=13)条件下,水解速率非常快,但p H=2~11时,可明显看到磺酸基的引入有效增强了OMEE的耐酸耐碱性。4.α-磺基羧基二钠盐的制备及性能研究。脂肪酸甲酯磺酸盐与过量的氢氧化钠水溶液发生皂化反应,得到α-磺基羧基二钠盐。通过对比两者的表面活性参数可知,SCDS降低溶液表面张力的效率虽比MES低,但能力却强于MES;此外,由于亲水头基个数的增加,SCDS的Krafft点显著提高,胶束聚集数增大,且随着温度的升高,二钠盐的润湿性能得到极大的改善,对大豆油的乳化能力也优于MES,尤其是SCDS表现出非常优异的泡沫性能。

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