新型可聚合表面活性剂DMDB合成与性能

1、新型可聚合表面活性剂DMDB合成与性能· 作  者：蒋平平，殷福珊，沈风雷，詹永义· 关键词：可聚合表面活性剂，合成反应，性能分析，微乳液· 概  述：· 研究了新型可聚集合表面活性剂的制备方法,介绍了产物的分离实验方法,进行了产品的合成和纯度的分析。用甲基丙烯酸二甲氨乙酯()与月桂溴反应合成了新型可聚合表面活性剂甲基丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化铵(),并用红外光谱、高压液相色谱、凯氏定氮、临界胶束浓度与点、电导率测定等方法,对产物进行分析。数据表明,产物为阳离子表面活性剂,其为6×10-5/、氮含量9

2、8.4%、纯度95.9%,研究了产品微乳液的特性和电导率的关系,实验表明:在区域为油包水型微乳区,区域为双连续微乳区,区域为水包油型微乳区,3个区域的分布为:区:20%,区:20%65%,区:65%。· 内  容：· 可聚合表面活性剂分子结构中具有双键、酯键、叔胺键、长直链烷烃等官能团,产品合成反应与分离提纯都较为困难。由于这些官能团具有特殊的应用功能,所以这类表面活性剂不仅可作为精细化工产品,而且是制备功能高分子材料的一种重要功能单体,已成为国外研究的热点。新加坡国立大学合成了分子结构中带有长碳链基团的丙烯酸酯或酰胺的衍生物,并用这类有机物进行聚合制备

3、高分子透明材料。本文用甲基丙烯酸二甲氨乙酯()与十二碳烷卤代烃反应合成了可聚合的表面活性剂甲基丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化铵(),对反应体系进行探讨,并对合成产物进行结构和性能表征,国内此类研究未见文献报道。 1实验部分1.1主要实验仪器和试剂仪器:-82真空干燥器,上海实验仪器厂:10表面张力仪,櫣公司;7650型红外分光光度仪,上海分析仪器厂;1004电子天平,上海天平仪器厂;-11数显电导率仪,上海天达仪器有限公司。试剂:甲基丙烯酸二甲氨乙酯(工业级),无锡新宇化工厂;吩噻嗪(试剂级),美国公司;十二烷基溴(工业级),上海罗店化工厂。1.2实验方法(1)甲基丙烯酸二甲氨乙酯()经减压蒸

4、馏提纯,然后用高吸水性树脂干燥,密闭保存待用,十二烷基溴用同样方法进行提纯。在500干燥的三颈瓶中,加入摩尔比为1:1的液体反应物月桂溴和甲基丙烯酸二甲氨乙酯,并加入少量阻聚剂吩噻嗪,然后装上搅拌器和带干燥剂的球型冷凝器,在40恒温水浴中反应20,反应毕,取下烧瓶冷至室温,加入适量的溶剂无水乙醚,搅拌静止,萃取末反应物,经多次萃取,使少量没参与反应原料与产物分离,待银白色鳞片状晶体完全沉淀在瓶底后,分出乙醚,并用大量无水乙醚洗涤晶体至乙醚呈无色,然后分离液、固两相,液体回收循环使用,产物晶体用红外灯去除溶剂乙醚,放入真空干燥器中干燥至恒重,称重得最终产品。1.3主要反应原理2结果与讨论2.1红

5、外光谱测定用7650型红外仪测得的红外谱图见图1。从谱图中可以看出:在2900-1附近有两个吸收峰,这是甲基、亚甲基的吸收峰,而且该吸收峰较强,体现了三烷基甲基型阳离子表面活性剂的结构特性:在1705-1处有强吸收,这是共轭羰基的吸收峰;1615-1处的吸收峰是产物结构中碳碳双键的吸收峰,而且由于分子结构中不饱和碳碳双键与羰基产生的共轭效应,因此使双键吸收峰由原来的1660-1位置向低波段方向移至1615-1处,证明了产物结构中有碳碳共轭双键存在;在1460-1处的吸收是季铵根的特征吸收;在1170-1处是酯基的强特征吸收峰。故红外谱图可定性确定该化合物是目标产物。2.2高压液相色谱分析在-1

6、8柱中,以(异丙醇)(水)=8812的混合液作流动相(流速为0.6/),扫描波长为=220,产品的高压液相色谱见图2。经微机将产物数据积分求得各峰面积后,用归一法求得产物含量,由图2中的峰形分布并结合红外光谱分析,合成产物固体样品纯度为最大峰的峰面积,占总峰面积的95.9%。2.3临界胶束浓度与点测定配制一系列不同浓度的溶液(),用10型表面张力仪,在25测定各溶液的表面张力(),作-曲线如图3所示。由图3可求得的为6×10-5/,由-曲线还可以看出,配制的溶液随溶液浓度增加液体的表面张力下降低,说明合成的产品具有表面活性剂的特性,在溶液处张力不再下降。从图3中可以看出,由4于在合成

7、的产物中引入了长直链烷烃12,所以产品在低浓度溶液下就具有降低液体表面张力的能力,故此产物溶液表现出较强的表面活性。配制1%的水溶液于磨口试管中,然后放在冰水混合液中逐渐冷却,直至0,体系始终透明。因此,该表面活性剂的点<0,说明该表面活性剂亲水性较强。2.4凯氏定氮测定用电子天平称取0.1530试样,置于50凯氏烧瓶中消煮,冷却后倾入25容量瓶定容,用移液管移取2.5于凯氏微量蒸馏装置中蒸馏,以硼酸指示剂混合液为指示剂,用0.0171/标准盐酸滴定锥形瓶内的溶液由兰绿色变为灰紫色为终点,同时以0.15蔗糖代替样品作空白测定。数据见表1。计算式中:1滴定空白时消耗标准盐酸的体积,;2滴定

8、试样时消耗标准盐酸的体积,;标准盐酸的浓度,/;的分子质量(405.9);样品的质量(0.1530)。结果()=98.4%由此可知:产物结构中含有较高氮元素的有机化合物,结合红外光谱数据,可推断具有季铵盐结构。2.5产物的可聚性鉴定取少量固体样品用去离子水溶解后配制一定浓度的透明溶液,放入玻璃聚合反应器中,置于波长为365的紫外灯下进行光聚合试验,5后发现原来的透明体溶液变成聚合白色固体,这说明产物具备可聚性,结合红外分析的结果,可进一步定性地表明合成的产物具有可聚合双键结构。2.6微乳液导电率对微乳区影响按文献把配成微乳液,并以甲基丙烯酸-羟乙酯()作为助表面活性剂,制备成不同浓度不含量的微

9、乳液。将上述合成产品配成不同含量的微乳溶液,用-11精密数显电导仪测其电导率参数,并绘制电导率与水含量的变化关系曲线,发现在曲线上存着3个明显的突跃点,根据曲线的变化规律,结合文献数据可初步判断:此3个突跃点为微乳液不同的分界点。由图4看出,体系电导率曲线随表面活性剂水溶液含量的增加分3部分,即:、。在5区中,由于体系内缺少导电的通道,体系电导率较低,此部分曲线斜率很小,且表现为随()的增加,其电导率变化率变化极小,故这部分区域可认为是:油相以均匀的小水珠滴的形式分散于水连续相中形成油包水型(/)微乳区;在区域,体系电导率随()的增加上升很快,这部分体系水和油的量相当,难以区分连续相和分散相,故属于双连续型微乳区;在区域,随()增加,体系电导率略有下降,这部分水相以均匀小珠滴的形式分散于油连续相中,形成水包油型(/)微乳区。在、3个区域的分布为:区:20%,区:20%65%;区:65%。参考文献1,.,1997,34(3):1561682,.2-.,1995,36(10):194119463,.:.,1995,11:332133264,.,1994,10:402240265,.,1996,12:31932