三（十二烷基二甲基-2-羥丙基氯化銨）檸檬酸酯的合成及物理化學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、以異丙醇為溶劑，采用檸檬酸、環(huán)氧氯丙烷和十二烷基二甲基叔胺合成三(十二烷基二甲基-2-羥丙基氯化銨)檸檬酸酯(CTTAC)三聚季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑。得到較佳工藝條件為n(檸檬酸)：n(十二烷基二甲基叔胺)：n(環(huán)氧氯丙烷)摩爾比為1.00:3.00:3.05，于85℃下反應(yīng)12h，產(chǎn)率大于90％。研究了反應(yīng)條件對(duì)CTTAC產(chǎn)率的影響。用紅外光譜、元素分析、H-NMR等方法對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，并對(duì)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了探討。 用表面張

2、力法研究了CTTAC在氣．液界面的吸附性質(zhì)，求取了表征CTTAC表面活性的參數(shù)cmc、γcmc、Γ、A，并與對(duì)應(yīng)的單季銨鹽、二聚季銨鹽、以及文獻(xiàn)報(bào)道的三聚季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑作了對(duì)比。用電導(dǎo)法建立了三聚季銨鹽型表面活性劑膠團(tuán)表面反離子解離度的數(shù)學(xué)模型，以此計(jì)算了CTTAC膠團(tuán)表面的反離子解離度，并與常用經(jīng)驗(yàn)公式作了比較。 以芘為熒光探針、十六烷基氯化吡啶(CPC)為猝滅劑，用穩(wěn)態(tài)熒光探針?lè)y(cè)定了CTTAC的膠團(tuán)聚集數(shù)Ⅳ。當(dāng)用

3、芘的飽和水溶液為溶劑配制表面活性劑溶液，CPC的濃度取O．14)．3mm01．L-1范圍時(shí)，得到較好的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)表面活性劑溶液濃度為6～10倍cmc時(shí)，Ⅳ隨表面活性劑濃度增大而線性增大。并可用外推法得到CTTAC的臨界膠團(tuán)聚集數(shù)N=I.1867CcrrAc+11.7500 根據(jù)芘的I1/I3隨CTTAC水溶液濃度的變化，測(cè)定的CTTAC的cmc值與用表面張力法測(cè)量的cmc值比較吻合。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，對(duì)于膠團(tuán)聚集數(shù)<100

4、的體系，穩(wěn)態(tài)熒光探針?lè)ㄊ禽^為準(zhǔn)確的測(cè)定方法。并通過(guò)不同Ⅳ值條件下膠團(tuán)形狀參數(shù)的計(jì)算對(duì)膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)及形狀與膠團(tuán)聚集數(shù)的關(guān)系進(jìn)行了分析。 建立了三聚季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑膠團(tuán)的質(zhì)量作用模型，計(jì)算了不同溫度下CTTAC在水溶液中形成膠團(tuán)時(shí)的熱力學(xué)函數(shù)變化△G0m、△H0m、△S0m，并對(duì)CTTAC在水溶液中形成膠團(tuán)過(guò)程的特點(diǎn)進(jìn)行了描述。計(jì)算結(jié)果表明CTTAC在水溶液中具有自發(fā)聚集成膠團(tuán)的趨向；溫度對(duì)膠團(tuán)聚集的難易程度影響不大；CTTA

5、C在水溶液中形成膠團(tuán)過(guò)程的熱力學(xué)函數(shù)變化：△G0m＜0，△H0m>0△S0m＞0；CTTAC分子單體在溶液中與水分子的作用相對(duì)較弱，不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈有序的“冰山”效應(yīng)。 通過(guò)測(cè)定CTTAC與中性水溶性聚合物聚乙烯醇(PVA)混合體系的粘度、電導(dǎo)、表面張力、紫外光譜與熒光光譜，研究了CTTAC與PVA之間的相互作用。結(jié)果表明CTTAC/PVA混合溶液體系具有異常的粘度行為，而且PVA濃度對(duì)混合溶液體系的電導(dǎo)、表面張力、臨界膠團(tuán)濃度和膠

6、團(tuán)聚集數(shù)產(chǎn)生了一定影響，說(shuō)明CTTAC與PVA存在較強(qiáng)的相互作用。CTTAC/PVA混合溶液的電導(dǎo)率在I臨界膠團(tuán)濃度(cmc)以下隨著PVA濃度的增加而增加，在臨界膠團(tuán)濃度以上隨著PVA濃度的增加而降低；當(dāng)PVA濃度為lg/L時(shí)，CTTAC/PVA混合溶液的臨界膠團(tuán)濃度由0.33mmol/L降為0．15mmol/L-1；最大紫外吸收峰發(fā)生了紅移；膠團(tuán)聚集數(shù)由單組份表面活性劑體系的9～16個(gè)降低為3～9個(gè)。 用分光光度法和增溶法相