（纺织化学与染整工程专业论文）阳离子Gemini表面活性剂在染整加工中的应用[纺织化学与染整工程专业优秀论文].pdf

阳离子g e m i n i 表面活性剂在染整加工中的应用 中文提要 中文提要 g e m i n i 表面活性剂具有优良的表面活性，是一种新型的表面活性剂，具有较为 广阔的应用前景。目前国内外研究g e m i n i 表面活性剂在纺织化学中的应用比较少， 因此对其在聚酯纤维的碱水解及染色性能方面应用的研究为新型纺织助剂的开发 提供了一定的理论基础。本文合成了两个阳离子g e m i n i 表面活性剂( d c 2 - 1 2 和 d c 2 j 6 ) ，通过红外光谱法和核磁共振图谱分析了其结构。研究了阳离子g e m i n i 表 面活性剂与水溶性高分子化合物的相互作用，探讨了其对超细聚酯纤维碱水解的影 响及对涤纶织物碱减量的促进作用，以及阳离子g e m i n i 表面活性剂对阳离子染料 染色性能的影响。研究结果表明： 阳离子g e m i n i 表面活性剂与水溶性高分子聚乙烯吡咯烷酮( p v p ) 、聚乙二醇 ( p e g ) 及聚乙烯醇( p v a ) 之间存在一定的相互作用。 d c 2 _ 1 2 和d c 2 舶对超细聚酯纤维水解有明显的促进作用，可开发为超细聚酯纤 维碱减量的新型促进剂。 四种阳离子g e m i n i 表面活性剂对涤纶织物的碱减量均有一定的促进作用。减 量后织物的白度有所增大，悬垂性明显提高，强力有一定的下降。 阳离子g e m i n i 表面活性剂的加入降低了亚甲基蓝对e c d p 纤维的上染速率， 具有很明显的缓染作用；上染速率常数下降，亚甲基蓝的平衡吸附量略有降低，两 种表面活性剂对亚甲基蓝的平衡吸附量的影响相差不大。d c 2 _ 1 2 和d c 2 - 1 6 在纤维上 的吸附降低了l a n g r n u i r 饱和吸附量，吸附常数k l 和a l 。未加入表面活性剂和加入 表面活性剂，亚甲基蓝在e c d p 纤维上的吸附都是吸热过程。 阳离子g e m i n i 表面活性? f o ( d c 2 1 6 和d c 2 _ 1 2 ) 对所选的两个阳离子染料具有显著 的缓染作用，可以作为一种新型的缓染剂应用于e c d p 纤维染色。与单独使用阳离 子g e m i n i 表面活性剂相比，p v p 与阳离子g e m i n i 表面活性剂的混合体系对以上两 种染料的缓染并没有明显的促进作用。 关键词：阳离子g e m i n i 表面活性剂；应用性能；聚酯纤维；染色； 作者：宗平 指导老师：王祥荣 1 t h e a p p l i c a t i o n o f c a t i o n i c g e m i n is u r f a c t a n t si no y e i n ga n df i n i s h i n g a b s t r a c t t h e a p p l i c a t i o no fc a t i o n i cg e m i n is u r f a c t a n t s i nd y e i n ga n df i n i s h i n g a b s t r a c t g e m i n is u r f a c t a n t sa sak i n do fn e ws u r f a c t a n t sw h i c hh a v es u p e r i o rs u r f a c ea c t i v i t y a r ew i l d l yu s e ds u r f a c t a n t sw i t hp r o s p e c t a n dt h e r ew e r em i n o rr e s e a r c h e so nt h e a p p l i c a t i o no ft e x t i l ec h e m i s t r y , s ot h er e s e a r c ho nt h e i ra p p l i c a t i o nt ot h eb a s i c h y d r o l y s i sa n dd y e i n gp e r f o r m a n c eo f p o l y e s t e rf i b e r sp r o v i d eat h e o r e t i c a lb a s i sf o rt h e i r d e v e l o p m e n to fn e wt e x t i l ea u x i l i a r i e s i nt h i sp a p e r , t w oc a t i o n i cg e m i n is u r f a c t a n t s ( d c 2 1 2 a n dd c 2 t 6 ) w e r es y n t h e s i z e da n dw e r ev e r i f i e d b yi ra n dh n m r t h e i n t e r a c t i o nb e t w e e nc a t i o n i cg e m i n is u r f a c t a n ta n dw a t e r s o l u b l ep o l y m e rc o m p o u n d s ( p v p ，p e g ，a n dp v a ) w a si n v e s t i g a t e d ，e f f e c t so ft w oc a t i o n i cg e m i n is u r f a c t a n t so n b a s i ch y d r o l y s i so fp o l y e s t e rs u p e r f i n ef i b e rw e r es t u d i e d ，a n dt h ep r o m o t i o ne f f e c t so f c a t i o n i cg e m i n is u f f a c t a n t so na l k a l iw e i g h tr e d u c t i o no fp o l y e s t e rf a b r i cw e r ea l s o i n v e s t i g a t e d t h ei n f l u e n c eo fc a t i o n i cg e m i n is u r f a c t a n t so nt h ed y e i n gp e r f o r m a n c eo f c a t i o n i cd y e sw a sr e s e a r c h e d b yt h e s eb a s i cr e s e a r c h e s ，t h er e s u l t ss h o w e d ： t h e r ew a ss o m ei n t e r a c t i o nb e t w e e nc a t i o n i cg e m i n is u r f a c t a n t ( d c 2 1 2 ) a n dw a t e r s o l u b l ep o l y m e rc o m p o u n d s ( p v p ，p e g ，a n d p v a ) t h et w oc a t i o n i cg e m i n is u r f a c t a n t sh a do b v i o u se f f e c t so nt h eb a s i ch y d r o l y s i so f p o l y e s t e rs u p e r f i n ef i b e r t h o s et w os u r f a c t a n t sc o u l db ed e v e l o p e da san e wk i n do f t e x t i l ea u x i l i a r y f o u rc a t i o n i cg e m i n is u r f a c t a n t sh a do b v i o u se f f e c t so na l k a l iw e i g h tr e d u c t i o no f p o l y e s t e rf a b r i c t h ew h i t e n e s sa n dt h ed r a p a b i l i t yo ft h ef a b r i ct r e a t e dw e r ee n h a n c e d ， b u tt h ef a b r i cs t r e n g t hw a sr e d u c e d i nt h ep r e s e n c eo ft h et w og e m i n is u r f a c t a n t s ，t h ed y e i n gr a t ed e c r e a s e de v i d e n t l y ， s h o w i n go b v i o u sr e t a r d i n ge f f e c t s ；m e a n w h i l e ，t h ed y e i n gr a t ec o n s t a n td e c r e a s e d ，t h e r e w a sas l i g h td e c r e a s ei nt h ee q u i l i b r i u ma d s o r p t i o na m o u n t ，a n dt h ei n f l u e n c eo ft h et w o s u r f a c t a n t so nt h ee q u i l i b r i u ma d s o r p t i o na m o u n tw a sa l m o s tt h es a m e ；t h es a t u r a t i o n ! ! ! 皇堕! 型! ! ! ! ! ! 生竺兰里竺：竺! ! 壁! ! 竺堡竺堕璺坚型墅堕! g 垒生! 竺! a d s o r p t i o na n dt h ea d s o r p t i o nc o n s t a n t ( k la n da l ) d e c r e a s e db e c a u s eo ft h ea d s o r p t i o n o f t h et w og e m i n is u r f a c t a n t s 、矾t 1 1a n dw i t h o u ts u r f a c t a n t s t h ea d s o r p t i o no f m e t h y l e n e b l u eo ne a s yc a t i o n i cd y e a b l ef i b e r s ( e c d p ) w a se n d o t h e r m i cp r o c e s s 1 1 1 et w oc a t i o n i cg e m i n is u r f a c t a n t s ( d c 2 1 2a n dd c 2 1 6 ) w h i c hc o u l db ea p p l i e da s an e wk i n dr e t a r d e r , h a do b v i o u sr e t a r d i n ge f f e c t s0 1 1d y e i n gw i t hc a t i o n i cd y e so ne a s y c a t i o n i cd y e a b l ep o l y e s t e rf i b e r s ( e c d p ) c o m p a r e dw i t ht h et w oc a t i o n i cg e m i n i s u r f a c t a n t su s e da l o n e ，t h er e t a r d i n ge f f e c t sw e r es l i g h f l ye n h a n c e di nt h ep r e s e n c eo f p v p k e y w o r d s ：c a t i o n i cg e m i n is u r f a c t a n t s ；a p p l i c a t i o np e r f o r m a n c e ； p o l y e s t e rf i b e r s ；d y e i n g i w r i t t e nb y ：z o n gp i n g s u p e r v i s e db y ：w a n gx i a n g r o n g y 9 5 6 7 0 2 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已 经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏卅i 大学或其它教育机构的学位证书 而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确 方式标明。本人承担本声明的法律责任。 研究生签名：! 翌垒 日期： 矽5 j f 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文合作部、 中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文 档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相致。除在保密期内的保密沧文外，允许论文被查阅和借阅，可以 公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大 学学位办办理。 研究生签名： ! 翌：至 日 导师签名：墅鲨茎日 期：加5 ，j f 期：“谚o 歹 阳离子g e m i n i 表面活性剂在染整加工中的应用 第一章 第一章序言 摘要：简述了g e m i n i 表面活性剂的结构、表面活性、与聚合物的相互作用，以 及其在各个领域中的应用。 关键词：g e m i n i 表面活性剂；聚合物；应用 c h a p t e r lp r o l o g u e a b s t r a c t ：t h es t r u c n 鹏a n ds u r f a c ea c t i v i t yo fg e m i n is u r f a c t a n t sw e r es u m m a r i z e d t h ei n t e r a c t i o nb e t w e e ng e m i n is u r f a c t a n t sa n dp o l y m e r s ，a n dt h ea p p l i c a t i o no fg e m i n i s u r f a c t a n t si nd i f f e r e n tf i e l d sw e r ea l s or e v i e w e d k e yw o r d s ：g e m i n is u r f a c t a n t s ；p o l y m e r ；a p p l i c a t i o n 1 1g e m i n i 表面活性剂的结构卅5 3 经典表面活性剂的分子结构，是由一个亲水基团和一个疏水基团构成的不对称 的“两亲”结构。而g e m i n i 的结构较为特殊，其分子中至少含有两个亲水基( 离 子或极性基团) 和两条疏水链，其分子顺序结构为：长碳链、离子头基、联接基团、 第二个离子头基、第二个长碳链( 分子结构示意图见图1 - 1 ) 。在其亲水基或靠近亲 水基处，由联接基l 团( s p a c e r ) 通过化学键( 共价健或离子键) 联接在一起。联接基团常 见的有聚亚甲基( p o l y m e t h y l e n e ) 、聚氧乙烯基( p o l y o x y e t h y l e n e ) 和聚氧丙稀基 ( p o l y o x y p r o p e n e ) ，也有刚性的或杂原子的基团。 a bc b a 八八( 卜 h 八 图1 1g e m i n i 表面活性剂分子结构示意图 a ：长碳链b ：离子头基c ：联结基团 离子型表面活性剂的碳氢链在水中处于不合适的高自由能状态，从而产生逃离 水相的倾向，这使得水溶液中的表面活性剂离子自发吸附到气水界面上，当体相中 表面活性剂离子浓度达到一定值( 即临界胶团浓度c m c ) 后，气水界面吸附达到饱 和，溶液中的表面活性离子通过扩散接触而聚集在一起，形成碳氢链包裹在内、亲 阳离子g e m i n i 表面活性剂在染整加工中的应用 第一章 水头基环绕在外层且形状尺寸均一的聚集体，称为胶团，以此来降低体系的自由能。 上述这种自发吸附和自发聚集的驱动力来自碳氢链间的疏水相互作用。然而，表面 活性剂具有相同电性的离子头基间静电斥力以及头基水化层的障碍将阻止它们彼 此间的接近。在吸引和排斥两种相反倾向作用力下，不论在气水界面吸附层还是体 相的聚集体中，表面活性剂离子彼此头基间均存在着一定的平衡距离，无法完全紧 密地靠拢，这将影响到它们在气，水界面上的吸附层状态以及在溶液中的聚集体形 状，并直接关联到这些物质的表面活性。例如：当表面活性剂在气水界面上相对疏 松排列时，由于界面上碳氢链的倾斜而导致若干亚甲基( 而不是碳链端基的甲基) 占 据了朝向空气一面的部分面积，而当表面活性剂在气水界面上紧密直立排列时，朝 向空气一面则主要由碳氢链的甲基端基组成，实验表明后者将更强烈地降低水的表 面张力，因而促进表面活性剂离子的紧密排列将提高表面活性。通常所使用的方法 如添加无机盐( 屏蔽离子头基) 、提高溶液的温度( 减少水化) ，正负离子表面活性剂 二元复配( 直接利用相反电性头基间的静电引力) 等，其本质作用均是减少表面活性 剂分( 离) 子在聚集状态中的分离倾向。然而这种物理手段存在着局限性，例如正负 离子表面活性剂二元等比例复配，尽管在1 。定浓度范围内大大提高了其水溶液的表 面活性，但由于离子头基电性被中和，降低了表面活性离子缔合对的水溶性丽极易 产生沉淀。改进方法之一是在正负离子表面活性剂分子结构中引进聚氧乙烯基团以 增加亲水性，但这又不可避免地带来聚氧乙烯基团水化层的斥力副作用。 在g e m i n i 表面活性剂中，两个离子头基是靠联接基团通过化学键而连接的， 由此造成了两个表面活性剂单体离子相当紧密的连接，致使其碳氢链间更容易产生 强相互作用，即加强了碳氢链间的疏水结合力，而且离子头基间的排斥倾向受制于 化学键力而被大大削弱这就是g e m i n i 表面活性剂和单链单头基表面活性剂相比较， 具有高表面活性的根本原因。另一方面，在两个离子头基间的化学键联接不破坏其 亲水性，从而为高表面活性的g e m i n i 表面活性剂的广泛应用提供了基础。 1 2g e m i n i 表面活性剂的表面活性 g e m i n i 表面活性剂具有很高的表面活性，具有极好的胶团形成能力，其临界胶 束浓度比相应的单体表面活性剂低2 - 3 个数量级，而且在降低水的表面张力方面也 非常有效。本文中合成的d c 2 m 的临界胶束浓度为6 6 4 1 0 - 4 m o l l ，对应的传统的 ， 阳离子g e m i n i 表面活性剂在染整加工中的应用第一章 表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵( d t a b ) 的c l n c 为1 5 1 0 m o l l 。两者的差距 显而易见。 在保持每个亲水基团联接的碳原子数相等条件下，与单烷烃链和单离子头基组 成的普通表面活性剂相比，离子型g e m i n i 表面活性剂具有如下特征性质： ( 1 ) 更易吸附在气液表面，从而更有效地降低水溶液表面张力。 ( 2 ) 更易聚集生成胶团。 ( 3 ) g e m i n i 表面活性剂降低水溶液表面张力的倾向远大于聚集生成胶团的倾向， 降低水溶液表面张力的效率是相当突出的。 ( 4 ) 具有很低的k r a f t 点。 ( 5 ) 对水溶液表面张力的降低能力和降低效率而言，g e m i n i 表面活性剂和普通 表面活性剂尤其是和非离子表面活性剂的复配能产生更大的协同效应。 ( 6 ) 具有良好的钙皂分散性质。 ( 7 ) 在很多场合，是优良的润湿剂。 1 3g e m i n i 表面活性剂与聚合物的相互作用 表面活性剂在纺织工业的纺丝、纺纱、织造以及纺织品印染加工的各个工序中 都大量地用到表面活性剂。在实际应用中，常将表面活性剂与其它添加物配合使用， 这主要是因为复配后的表面活性剂比单一的表面活性剂有更好的应用性能。表面活 性剂在复配体系中应用的一个引人注目的方面是表面活性剂与一些水溶性高分子 化合物的复配，这在实际生产中已得到广泛的应用。比如，在洗涤剂配方中，常加 入羧甲基纤维素、丙烯酸类聚合物等作为助洗剂，以提高螯合分散能力和防止再沾 污；在乳状液的配制过程中，在乳化剂中加入聚乙烯吡咯烷酮( p v p ) ，羟乙基纤维 素等高分子化合物作为保护体，提高乳液稳定性6 - 7 。 对聚合物与表面活性剂混合体系相互作用的研究，始于4 0 年代发现蛋白质与 阴离子型表面活性剂的相互作用。在这个作用过程中，阴离子型表面活性剂缔舍 ( a s s o c i a t i o n ) 到蛋白质上；同时，蛋白质的空间结构在缔合过程中发生了很大变化， 电性作用在这种缔合中起主要作用。5 0 年代，对聚合物与表面活性剂混合体系的研 究逐渐转向离子型表面活性剂与非离子合成聚合物的作用。随后，离子型聚合物和 离子型表面活性剂及聚合物与非离子型表面活性剂相互作用的研究也开展起来。而 1 阳离子g e m i n i 表面活性剂在染整加工中的应用第一章 有关聚合物与两性表面活性剂相互作用的研究则是9 0 年代才开始的。 水溶性高分子化合物与表面活性剂的作用一般可分为三种：即电性作用、疏水 作用及色散力作用。其中疏水作用和静电力是聚合物与表面活性剂之间相互作用的 主要驱动力。在水溶液中，由于水这种溶剂具有特殊的液体结构引起了碳氢链之间 的疏水相互作用增强。因此，对于一般非电解质的中性水溶性高分子化合物，其与 表面活性剂之间的作用主要是碳氢链之间的疏水结合。聚合物的疏水性越强，则越 容易与表面活性剂相互作用而成复合物。这样就很好的证明了，疏水作用主要是碳 氢链之间的疏水结合。而对于聚电解质溶液来说，与表面活性剂之间的相互作用则 是静电引力、疏水之间的微妙平衡。 表面活性剂与聚合物之间的相互作用的主要驱动力，具体包括一下六种形式： ( 1 ) 表面活性剂与聚合物之间的疏水相互作用： ( 2 ) 表面活性剂分子间的疏水相互作用： ( 3 ) 聚合物分子间的疏水相互作用； ( 4 ) 表面活性剂与聚合物分子间的静电相互作用： ( 5 ) 表面活性剂分子间的静电相互作用； ( 6 ) 聚合物分子间的静电相互作用。 对于聚合物表面活性剂溶液相互作用，经常采用的一些经典研究方法有表面 张力、渗析、电导、增溶、黏度等。近些年，一些现代仪器分析方法也被用于该项 研究，如荧光光谱、核磁共振、射线衍射、中子衍射等。研究体系主要集中在非离 子型聚合物与阴离子型表面活性剂的相互作用 8 - 1 4 。 g e m i n i 表面活性剂是近年发展起来的新一代高活性的表面活性剂，它在结构模 式上与只有单亲油基和单亲水基的传统表面活性剂有很大差别。这种活性剂结构新 颖，分子中有两个亲油基团、两个亲水基团和一个联结基团将它们关联，使得它们 比传统表面活性剂具有更高的表面活性。 g e m i n i 表面活性剂种类比较多，可以分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两 性型等。对于g e m i n i 表面活性剂与水溶性高分子化合物的相互作用，因其结构差 异而会有不同的研究结果。裘灵光等人n 5 1 通过粘度、电导、紫外光谱和表面张力 的测定，研究了阳离子g e m i n i 表面活性剂与p v a 相互作用。童思等人n 酊研究了 阳离子g e m i n i 表面活性剂在染整加工中的应用第一章 阳离子型g e m i n i 表面活性剂与聚乙二醇或聚乙烯醇混合体系的相对粘度性质，发 现混合体系的相对粘度随表面活性剂浓度的改变并无大的变化。朱森等人h 7 3 认为 g e m i n i 阴离子表面活性剂加入到聚丙烯酰胺溶液中不会使其粘度下降，在一定的加 入浓度范围内，还会使溶液粘度略有提高。樊明红研究了阳离子g e m i n i 表面活性 剂与聚丙烯酰胺、疏水改性聚丙烯酰胺之间的相互作用。实验结果表明阳离子 g e m i n i 表面活性剂与聚合物的相互作用要强于一般的单链表面活性剂 1 8 2 。 1 4g e m i n i 表面活性剂的应用 1 4 1g e m i n i 表面活性剂纺织化学中的应用 由于g e m i n i 表面活性剂表面活性的增强，使其在纺织化学中有卓越的应用性 能。因为具有更高的表面活性，g e m i n i 表面活性剂可以用于生产高效洗涤剂、乳 化剂。在减少表面活性剂用量的情况下，达到甚至超过单链表面活性剂的效果，大 大减少了生产中原料的用量和副产品的生成量，有效地保护了环境。极低的c m c 值，使得g e m i n i 表面活性剂在很低的浓度下即可形成胶束，既而达到增溶的效果。 因此，该类表面活性剂可以用作高效增溶剂。同样，由于显著的增溶效果，g e m i n i 表面活性剂，尤其是离子型的，可以和一些不溶于水的表面活性剂复配使用。这些 不溶于水的表面活性剂虽然能使水的表面活性降低到很低，但由于水溶性较差，达 不到理想的润湿效果。而通过复配，既大幅度降低表面张力，又改善了润湿能力。 g e m i n i 表面活性剂的疏水链在界面的排列较单链表面活性剂更为紧密，能够在界 面形成粘性更大的、更稳定的界面膜。因此具有更大的乳液稳定性和泡沫稳定性。 目前，用含o 1 g e m i n i 表面活性剂的乳化剂就可得到稳定的乳状液。离子型 g e m i n i 表面活性剂从结构上说，有两个极性基团，有两倍的电荷，它能更强烈地吸 引电中性的或带相反电荷的表面活性剂。因此，当复配表面活性剂中含有g e m i n i 表面活性剂时，能取得更好的复配效果钔。 据作者所了解，g e m i n i 表面活性剂在纺织化学中的应用的研究还处于起步阶 段，国内外在这方面的研究还比较少。如日本的t a e s o oc h o i 等人旺o 2 以含铵的 阳离子g e m i n i 表面活性剂为助剂，研究其对分散染料尼龙6 和涤纶纤维的染色。 贾丽霞等人m 1 研究的硫酸酯型的g e m i n i 表面活性剂对羊毛染色性能的影响。研究 阳离子g e m i n i 表面活性剂在染整加工中的应用第一章 结果表明，通过g e m i n i 。与所选助剂的协同增效，在一定范围内对染料的染色性能 有不同程度的改善，为羊毛及其混纺染色提供了潜在的研究价值。刘娟等人驼3 3 通 过紫外可见光谱法研究了一系列具有不同疏水基的、含酯基双子季铵盐阳离子表面 活性剂与甲基橙( m o ) 之间的相互作用。与传统阳离子表面活性剂( c r a b ) 相比 含酯基双子季铵盐阳离子表面活性剂与甲基橙( m 0 ) 之间的相互作用，在促进m o 形成h 聚集方面的能力更强；增溶特性相似。 1 4 2g e m i n i 表面活性剂在其他领域的应用 ( 1 ) 在生物学上的应用。据研究表明，季胺盐型的表面活性剂，包括单链表 面活性剂和g e m i n i 表面活性剂，可以将复杂的蛋白质分子分裂为若干多肽链，对 细菌的活性产生抑制作用。王贻杰等人1 研究了两种系列新型季胺盐g e m i n i 表面 活性荆的杀菌活性。他们将合成的季胺盐g e m i n i 表面活性剂c 1 2 s 2 e r c l 2 2 b r ( n - - 1 ，3 ) 和c 1 2 - s 。c 1 2 2 b r ( 萨2 ，3 ，4 ，6 ) 应用于杀菌试验。与传统的表面活 性剂c t a b 相比，其杀大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的能力均强于 c r a b ，尤其是最低有效杀菌浓度大大低于c t a b 。赵剑曦等人旺鲥则探讨了季铵盐 g e m i n i 表面活性剂杀菌活性及其与分子结构的关联。考察2 类烷烃链疏水基的系列 季铵盐g e m i n i 表面活性剂的杀菌效果，并和溴化十二烷基三甲基铵( c r a b ，作为 这些g e m i n i 表面活性剂对应的单体表面活性剂) 的效果比较，从分子结构特点上分 析其杀菌效果，同时积累杀菌应用数据。研究结果表明效果相同时g e m i n i 表面活 性剂用量仅是c t a b 的1 4 0 。季铵盐g e m i n i 表面活性剂具有优良的杀菌活性。李 海涛研究发现羟丙基g e m i n i 阳离子表面活性剂对对工业循环水中常见细菌具有很 好的杀灭性能，适于作为循环水处理高效灭菌剂 2 6 1 0 ( 2 ) 在工业含能材料中的应用。叶志文阻钔将g e m i n i 表面活性剂应用于粉状 硝铵炸药。运用g e m i n i 表面活性剂、d t a b 表面活性剂，通过减压结晶工艺处理 的改性硝酸铵相比，g e m i n i 表面活性剂改性硝酸铵晶形更加不规则，富含微气孔， 有效孔径的9 5 以上处于介孔范围内，有较宽的粒径分布、较好的粒度级配、比表 面积大，具备优良的敏化结构特征，并具有较低的表明能、较好的晶变特性、良好 的抗吸湿结块性，用其制备的工业炸药具有优良的爆炸性能和物理性能。另外在乳 化炸药中应用g e m i n i 表面活性剂。与普通的乳化炸药相比，在乳化剂用量相同的 阳离子g e m i n i 表面活性剂在染整加工中的应用第一章 情况下，添加g e m i n i 表面活性剂制备的乳化炸药w o 乳液粒子小，分布较均匀， 液膜稳定性好，乳化炸药贮存稳定性高，高低温循环试验可达2 4 次，爆炸性能明 显提高，g e m i n i 表面活性剂起了晶型改变剂及助乳剂的作用。 ( 3 ) 在三次采油中的应用。王海峰等人眩7 3 认为具有界面性能和流变性的新型 g e m i n i 表面活性剂有望取代三元复合驱体系中的碱，降低三元体系中聚合物的用量 或取代三元体系中的聚合物，在合理的配方体系下，最终实现二元或一元驱替体系， 为油田的三次采油开辟新的途径。 ( 4 ) 在电动色谱中的应用分离。胶团电动分离色谱法( m e k c ) 是最近发展 起来的分离技术。该法采用离子型胶团溶液作为洗脱液，通过电泳作用，对吸附于 硅胶上的电中性的待分离物进行分离。其分离原理是基于电中性的待分物在胶团和 水之间的分布差异。因此，分离效果的好坏直接取决于离子型表面活性剂的选择。 近年来，t a n b a k a 等人眩8 1 研究表明，磺酸盐型g e m i n i 表面活性剂具有较低的e m c 值和较低的k r a f r 点，在低浓度下洗脱液粘度较低，有利于分离操作的进行，其分 离效果比通常使用的s d s 好。 ( 5 ) 在制备新材料方面的应用。许军等人陀9 3 以阳离子g e m i n i 表面活性剂c 1 2 - 2 1 2 为模板合成纯硅立方介孔材料。研究结果表明随着表面活性剂与n a 2 s i 0 3 比例增加， 孔道的有序性增加：其晶胞参数qo 在8 4 5 8 5 7 n m 之间。 ( 6 ) 在其它方面的应用。一些g e m i n i 表面活性剂，如c 1 6 一s 。c 1 6 2 b r 和 c 1 2 s 。c 1 2 2 b r 型表面活性剂，它们的胶团形状随着间隔链碳原子数s 的增大而发 生一系列变化：线状胶团一球状胶团一囊泡。这种形成的囊泡有许多潜在的应用价 值。比如，作为药物的传递系统用于药物的捕获与释放；作为特殊的反应催化剂； 使用在光化学太阳能转化中。 1 5 本课题的研究意义 纺织助剂适用于纺织工业各个过程，如纺丝、织造，是染整加工中的辅助化学 品的总称。它们能简化或缩短工艺过程，省时省力，提高加工效率；节能节水，降 低成本，提高产品质量；使加工织物获得特殊的性能和效果。因此纺织助剂在纺织 工业中是不可缺少的。但是，当前的纺织助剂存在很多缺陷，如生物降解性差，对 环境有不同程度的污染；毒性和含有游离甲醛；专用性的高效助剂少等等。这就要 阳离子g e m i n i 表面活性剂在染整加工中的应用第一章 求开发环保型和高效的纺织助剂。表面活性剂则是纺织助剂中不可缺少的一部分。 如前所述，g e m i n i 表面活性剂作为一种新型的表面活性剂，具有优良的表面活性。 随着对其合成和界面物理化学性质( 如气液界面吸附，固液界面吸附等) 方面的研 究的逐步深入，为它在纺织工业中的应用提供了思路。 本课题将阳离子g e m i n i 表面活性剂应用于聚酯纤维的碱水解、改性聚酯纤维 的染色等方面，旨在通过这些方面的研究为开发出新型高效的纺织助剂。因此，本 课题具有较高的科研和应用价值。 1 6 本课题的研究内容和方法 g e m i n i 表面活性剂与传统的单链单头基表面活性剂相比具有较高的表面活性， 因此其在纺织化学中的应用性能也必然有着较大的区别。目前国内外对于阳离子 g e m i n i 表面活性剂在纺织化学中的应用还是比较少的。本课题旨在了解其与水溶性 高分子化合物的复配，探讨阳离子g e m i n i 表面活性剂对超细聚酯纤维的碱水解和 改性聚酯纤维染色性能的影响。具体研究内容为： 一、阳离子g e m i n i 表面活性剂的合成 合成了两个阳离子g e m i n i 表面活性剂( d c 2 1 2 和d c 2 _ 1 6 ) ，通过红外光谱法和 核磁共振表征了其结构： 二、阳离子g e m i n i 表面活性剂与水溶性高分子化合物的相互作用的研究 采用表面张力法和电导率法研究了d c 2 - 1 2 与p v a 、p v p 、p e g 2 0 0 0 及p e g 4 0 0 0 之间的相互作用； 三、阳离子g e m i n i 表面活性剂对超细聚酯纤维碱水解的影响 研究了碱浓度和阳离子g e m i n i 表面活性剂浓度对超细聚酯纤维碱水解的影响， 并探讨了阳离子g e m i n i 表面活性剂对超细聚酯纤维碱水解动力学的影响，计算了 反应速率常数和反应活化能； 四、阳离子g e m i n i 表面活性剂对涤纶碱减量效果的促进作用 研究了碱浓度以及不同温度下四种不同结构的阳离子g e m i n i 表面活性剂浓度 对涤纶碱减量的影响，测试了碱减量处理前后织物的白度，悬垂系数和强力； 五、阳离子g e m i n i 表面活性剂对e c d p 纤维染色性能的影响 ( 1 ) 研究了阳离子g e m i n i 表面活性剂在不同温度条件下对阳离子染料在 阳离子g e m i n i 表面活性剂在染整加工中的应用第一章 e c d p 纤维上的上染速率曲线的影响，测定了平衡上染量和染色速率常数： ( 2 ) 探讨了阳离子g e m i n i 表面活性剂在不同温度条件下对阳离子染料吸附等 温线的影响，计算吸附常数等相关的参数； ( 3 ) 选取了两只阳离子染料，研究了阳离子g e m i n i 表面活性剂对其升温上染 速率曲线的影响，并探讨了d c 2 1 2 、d c 2 1 6 与p v p 的复配对阳离子染料升温上染速 率曲线的影响。 参考文献 1 】赵剑曦新一代表面活性剂化学进展，1 9 9 9 ，11 ( 4 ) ：3 4 8 3 5 7 2 】黄建滨，韩峰b o l a 型表面活性剂与g e m i n i 型表面活性剂新型表面活性剂 研究进展，大学化学，2 0 0 4 ，1 9 ( 4 ) ：2 - 1 1 【3 唐世华，黄建滨，李子臣，王传忠，李锰g e m i n i ( 孪联) 表面活性剂的界 面性质与应用日用化学工业，2 0 0 1 ，6 ：2 6 2 9 4 范歆，方云双亲油基双亲水基型表面活性剂日用化学工业，2 0 0 0 ，3 ： 2 0 2 4 5 】唐世华，黄建滨，李子臣，王传忠，李锰g e m i n i 表面活性剂研究的新进展 自然科学进展，2 0 0 1 ，1 l ( 1 2 ) ：1 2 4 0 1 2 5 1 6 】王祥荣纺织印染助剂生产与应用南京：江苏科学技术出版社，2 0 0 4 ： 2 3 9 2 4 9 ，3 0 5 - 3 3 1 【7 】严瑞建水溶性高分子北京：化学工业出版社，2 0 0 1 5 ：4 2 8 3 ，2 2 3 2 4 2 ， 5 8 6 。6 9 0 【8 蔡琨，方云，昊云兰聚合物表面活性剂溶液相互作用的研究进展日用化 学工业，2 0 0 1 ，4 ：2 6 3 1 9 李干佐，隋卫平，徐桂英，曾宪诚表面活性剂与高分子化合物的相互作用 日用化学工业，1 9 9 6 ，5 ：2 7 3 1 1 0 】冯先华，董爱娥表面活性剂与聚合物的相互作用日用化学工业，2 0 0 2 ， 3 2 ( 3 ) ：4 3 - 4 6 1 1 】赵国玺表面活性荆物理化学( 修订本) 北京：北京大学出版社，1 9 9 1 ： 2 3 1 3 0 0 9 阳离子g m n i n i 表面活性剂在染整加工中的应用 第一章 【1 2 】p r m a j h i ，s p m o u l i k ，s u s a ne b u r k e ，m a r i a n n er o d g e r s ，r p a l c p u p h y s i c o e h e m i e a li n v e s t i g a t i o n so nt h ei n t e r a c t i o no fs u r f a c t a n t sa n ds a l t s 、衍也 p o l y v i n y l p y r r o l i d o n ei na q u e o u sm e d i u m j o u r n a lo fc o l l o i da n di n t e r f a c e s c i e n c e ，2 0 0 1 ，2 3 5 ：2 2 7 - - 2 3 4 【1 3 】北原文雄，旱野茂夫，原一郎编，毛培坤译表面活性剂分析和试验法北 京：轻工业出版社，1 9 8 8 4 ：5 2 6 0 【1 4 】郑忠，胡纪华表面活性剂的物理化学原理广州：华南理工大学出版社， 1 9 9 5 ：5 7 6 3 1 5 】裘灵光，刘卉，程毛杰，谢安建，沈玉华阳离子g e m i n i 表面活性剂与p v a 相互作用应用化学，2 0 0 4 ，2 1 ( 5 ) ：5 0 6 - 5 0 8 1 6 】童思阳离子型g e m i n i 表面活性剂合成及性质研究：硕士学位论文上海： 华东理工大学，2 0 0 4 1 7 朱森g e m i n i 阴离子表面活性剂结构与性能研究：硕士学位论文天津：天 津大学，2 0 0 3 1 8 】樊明红表面活性荆与聚合物相互作用的研究：硕士学位论文哈尔滨：哈 尔滨工程大学，2 0 0 4 1 9 】叶志文阳离子g e m i n i 表面活性剂的合成、性质及应用研究：博士学位论文 南京：南京理工大学，2 0 0 4 2 0 】t a e s o oc h o i ，y o s h i os h i m i z u ，h i r o f u s as h i r a i ，k u n i h i r oh a m a d a d i s p e r s e d y e i n go fn y l o n6f i b e ru s i n gg e m i n is u r f a c t a n t sc o n t a i n i n ga m m o n i u mc a t i o n sa s a u x i l i a r i e s d y e sa n dp i g m e n t s ，2 0 0 1 ( 4 8 ) ：2 1 7 2 2 6 2 l 】t a e s o oc h o i ，y o s h i os 1 1 i m i z u ，h i r o f u s as h i r a i ，k u n i h i r oh a m a d a d i s p e r s e d y e i n go fp o l y e s t e rf i b e ru s i n gg e m i n is u r f a c t a n t sc o n t a i n i n ga m m o n i u mc a t i o n s a sa u x i l i a r i e s d y e sa n dp i g m e n t s ，2 0 0 1 ( 5 0 ) ：5 5 - - 6 5 2 2 】贾丽霞，程志斌，宋心远双联表面活性别g e m i n i 1 对羊毛染色性能的影响 纺织学报，2 0 0 4 ，2 5 ( 1 ) ：9 2 9 4 2 3 】刘娟，于宏伟，郭祥峰，邓启刚酯型双子阳离子表面活性剂与甲基橙的相 互作用日用化学工业，2 0 0 4 ，3 4 ( 1 ) ：5 - 7 阳离子g e m i n i 表面活性剂在染整加工中的应用第一章 2 4 王贻杰，毛宁，赵剑曦两种系列新型季胺盐g e m i n i 表面活性剂的杀菌活性 集美大学学报( 自然科学版) ，2 0 0 4 ，