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以哌嗪为连接基团的烷基酚聚氧乙烯醚低聚表面活性剂的合成及其性能研究

作　者: 祁健
导　师: 黎钢
学　校: 河北工业大学
专　业: 应用化学
关键词: 低聚表面活性剂合成表面性能正构长链烷基酚无水哌嗪
分类号: TQ423
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文研究了以哌嗪为连接基团的烷基酚聚氧乙烯醚低聚表面活性剂的合成、表征及其性能。以脂肪酰氯、苯酚为原料,经F-C酰基化、黄鸣龙还原等步骤,得到(C8、C10、C12、C14、C16)正构长链烷基酚,再与多聚甲醛、无水哌嗪经Mannich反应,生成N, N’-二(2-羟基-5-烷基苯甲基)哌嗪,并用核磁共振氢谱和碳谱、红外光谱和元素分析对产物进行了结构表征。据上述反应路线,以工业品壬基酚、多聚甲醛及无水哌嗪为原料,合成出了N, N’-二(2-羟基-5-壬基苯甲基)哌嗪,并对其工艺条件进行了优化考察。探讨了反应温度、溶剂用量、反应时间对Mannich反应产率的影响。结果表明,壬基酚、甲醛和哌嗪的摩尔比为2:2:1,回流反应5h,此时合成产物产率可达75.6%。将中间体N, N’-二(2-羟基-5-烷基苯甲基)哌嗪与环氧乙烷在碱性条件下加成反应,通过改变反应物配比等因素来控制环氧乙烷加成数,得到一系列具有不同亲水基长度(加成数m分别为4、7、10、15、20、30)的Gmini非离子表面活性剂Bis(NP)。采用表面张力法和稳态荧光探针法对合成的Gmini壬基酚非离子表面活性剂Bis(NP)和单体壬基酚非离子表面活性剂NP进行表面张力,临界胶束浓度等表面性能测定,结果为: Bis(NP)的临界胶束浓度(cmc)值较相应的单体壬基酚聚氧乙烯醚型表面活性剂(NP)降低了3-7倍,显示了较高的表面活性;当Bis(NP)溶液浓度为5～9倍cmc值时,胶束聚集数N值随浓度增大而线性增大;随着氧乙烯(EO)单元数的增长,Bis(NP)的cmc值和胶束聚集数N值均逐渐减小。例如NP-15溶液(1%, wt)的浊点为96℃,Bis(NP)-15溶液(1%, wt)的浊点为96℃;水溶液中Bis(NP)-15的cmc值0.033 mmol·L-1,γcmc是46.8 mN·m-1,低于相应的传统表面活性剂NP-15的cmc值0.103 mmol·L-1和γcmc 41.6 mN·m-1。由此说明这种新型低聚表面活性剂Bis(NP)具有较高的表面活性。

以哌嗪为连接基团的烷基酚聚氧乙烯醚低聚表面活性剂的合成及其性能研究

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