反應型陽離子Gemini表面活性劑的合成與性能研究.pdf

1、Gemini表面活性劑，與傳統(tǒng)的表面活性劑相比，由于其特殊的分子結構使得它具有更高的表（界）面活性、低的CMC值、獨特的流變性、好的耐鹽性、更有效的潤濕性能、良好的水溶性等性能。使其在油田氣開采、化學化工、納米技術、日用品化學等領域應用前景廣闊。但是，由于分子中疏水烷基碳鏈作用單一，分子不易降解等缺陷，以現(xiàn)有的Gemini表面活性劑不能滿足人們的需要功能，要求開發(fā)出具有多用途的Gemini表面活性劑。為了改善Gemini表面活性劑的性能

2、缺陷，本課題合成出了一系列含有可聚合的碳碳雙鍵基團和具有反應的羥基基團的反應型不對稱陽離子Gemini表面活性劑。
　　首先，以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DM)和環(huán)氧氯丙烷(ECH)為主要原料，通過親核取代季銨化反應合成了一種活性中間體甲基丙烯酰氧乙基二甲基環(huán)氧丙基氯化銨(ODEAC)。采用單因素實驗分別討論了反應溶劑、反應溫度、物料比及反應時間對產物的轉化率和環(huán)氧值的影響，確定了最佳合成工藝。其次，通過三步反應，以活性中間體ODE

3、AC、四種長鏈烷基叔胺(12DMA、14DMA、16DMA和18DMA)和鹽酸為主要原料，合成了一系列反應型陽離子Gemini表面活性劑C12-3(OH)-DM、C14-3(OH)-DM、C16-3(OH)-DM和C18-3(OH)-DM。
　　利用紅外光譜、核磁共振譜、元素分析、表面張力、紫外光譜、泡沫性能和乳化性能等對其分子結構以及其水溶液的物理化學性能進行了表征和初步研究。結果表明:與傳統(tǒng)單子季銨鹽型表面活性劑相比，Gemi

4、ni表面活性劑Cm-3(OH)-DM(m=12，14，16，18)具有更高的表面活性;其臨界膠束濃度(CMC)比傳統(tǒng)表面活性劑低2～3個數量級;乳化性能和發(fā)泡性能均優(yōu)于傳統(tǒng)單子表面活性劑;在低濃度下，Gemini表面活性劑的紫外吸收符合朗伯-比爾規(guī)律。
　　最后采用靜態(tài)失重法和電化學方法考察了Gemini表面活性劑對其金屬Q235鋼片的緩蝕性能以及其在金屬表面的吸附機理，并研究了Gemini表面活性劑用量、鹽酸濃度、腐蝕溫度和腐蝕

5、時間對其金屬Q235鋼片的腐蝕關系。研究結果表明:靜態(tài)失重法中，Gemini表面活性劑Cm-3(OH)-DM在鹽酸體系中對金屬Q235鋼片具有很好的緩蝕性能，隨著Gemini表面活性劑濃度的增加緩蝕率快速增加，當濃度達到CMC值時，緩蝕率均可達到95％以上;腐蝕溫度對其影響較大，55℃時的腐蝕速率是其25℃時的5倍，鹽酸含量的變化對其腐蝕速率和緩蝕率的影響變化較小。隨著腐蝕時間的延長在4～6h時基本上不再變化，腐蝕反應結束。Tafel極

6、化曲線研究表明，添加Gemini表面活性劑的體系中，極化曲線均向低電流密度方向移動，自腐蝕電位Ecorr正向移動，主要為陽極電極抑制為主的混合型緩蝕劑。EIS阻抗譜法研究中添加不同濃度的Gemini表面活性劑的Nyquist圖上一系列容抗弧半徑相對于未添加緩蝕劑的都有了大幅提高。四種緩蝕劑分子Cm-3OH-DM在金屬Q235鋼片表面的吸附遵循Langmuir吸附定理，在金屬表面吸附過程的自由能△G＜0，四種緩蝕劑在鋼片表面上的吸附都是自