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文檔簡(jiǎn)介
1、N-烷基硼酸二乙醇胺酯(N<,x>B)和酰胺硼酸二乙醇胺酯(N<,x>OB)表面活性劑是含硼特種表面活性劑。它們將長(zhǎng)碳鏈通過(guò)N烷基化和?;?lián)接在一起的一類(lèi)含硼表面活性劑,由于是含四配位硼氧雜環(huán)結(jié)構(gòu)的表面活性劑和結(jié)合長(zhǎng)碳鏈的基本性質(zhì)從而極大的提高了表面活性。 本文以脂肪酸,脂肪醇,二乙醇胺,硼酸等為主要原料,經(jīng)過(guò)酰化、鹵代、酯化、烷基化等經(jīng)典反應(yīng)合成了本論文的目的產(chǎn)物,即硼螺環(huán)結(jié)構(gòu)化合物。并探討了各步反應(yīng)的條件及收率影響。
2、 測(cè)定了該系列含硼表面活性劑的基本性質(zhì),如溶解性,乳化力,親水親油平衡值(HLB)等。研究了該系列表面活性劑的水解穩(wěn)定性,考察了其水溶液在不同pH值和不同溫度下該系列化合物的臨界膠團(tuán)濃度的變化和表面張力的變化,研究了含硼表面活性劑與離子表面活性劑的復(fù)配性能。并計(jì)算了混合膠團(tuán)的組成及正負(fù)離子表面活性劑的相互作用參數(shù),用量子化學(xué)方法計(jì)算了N<,x>B和N<,x>OB的結(jié)構(gòu)件能規(guī)律。 為了探討該系列含硼表面活性劑的應(yīng)用性能,論文主要對(duì)
3、該表面活性劑的作為離子液體的催化、相轉(zhuǎn)移催化劑和抗靜電劑進(jìn)行了考察。首先作為離子液體催化合成了2-羥基-4正辛氧基二苯甲酮和作為相轉(zhuǎn)移催化劑合成了2-羥基-4甲氧基二苯甲酮。探討了其動(dòng)力學(xué)性能,考察了添加于聚丙烯(PP)材料中的表面電阻。并探討了其抗靜電的機(jī)理。主要工作和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下: 1、采用PCI<,3>為酰化劑,合成了脂肪酰氯,并采用通入干燥的HBr氣體合成了溴代烷,同時(shí)討論了其反應(yīng)條件及反應(yīng)物的影響。 2、合成了
4、硼酸二乙醇胺酯(NB)、N<,2>B和N<,x>OB系列產(chǎn)品,并確定了最佳反應(yīng)條件,用FTIR、H-NMR對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了鑒定。 3、測(cè)定了N<,x>B和N<,x>OB基本性質(zhì),表明N<,x>B和N<,x>OB在極性溶劑中有較好的溶解度,對(duì)有機(jī)物都有良好的乳化能力,通過(guò)戴維斯方法計(jì)算的HLB值與溶度法測(cè)得的基本一致,并且在中性和堿性條件下N<,x>B和N<,x>OB系列的表面張力最佳。 4、25℃,N<,x>B系列都有較低
5、的表面張力,并隨碳原子數(shù)的增加而最低表面張力下降。N12B比同碳原子數(shù)的十二烷基苯磺酸鈉(LAS)的最低表面張力34.5mN/m低,且臨界膠束濃度為4.1×10<'-5>mol/L,也比LAS低,且隨著NaCI濃度的增加而略有下降,比較N<,12>B和N<,16>B,由于C<,16>疏水基的異構(gòu)體使N<,12>B的臨界膠束濃度(cmc)和臨界膠束濃度時(shí)的表面張力(Ycmc)都低,由于增加了親水基團(tuán)使得N<,12>OB和N<,16>OB的
6、表面張力和臨界膠束濃度都要高于N<,12>B和N<,16>B。 5、利用紅外光譜研究了在不同pH值情況下的B螺環(huán)結(jié)構(gòu)和半極性鍵的存在形式,實(shí)驗(yàn)表明在pH小于7時(shí),N<,x>B系列和N<,x>OB系列都不存在半極性鍵,但是B螺環(huán)結(jié)構(gòu)存在,在pH大于或等于7時(shí),N<,x>B系列和N<,x>OB系列的半極性鍵和B螺環(huán)結(jié)構(gòu)都存在。 6、利用敞開(kāi)法和飽和蒸氣法研究水樣穩(wěn)定性表明,含氮配位硼酸酯的水解穩(wěn)定性比普通硼酸酯要高,內(nèi)配位硼
7、酸酯的水解穩(wěn)定性與分子中N→B內(nèi)配位鍵的強(qiáng)度有關(guān),隨著N原子連的烷基碳鏈的增長(zhǎng)而增強(qiáng),比較N<,12>B和N<,12>OB,N<,16>B和N<,16>OB發(fā)現(xiàn)由于-N-CO-使B原子上的電子云密度降低,使水解穩(wěn)定性降低。 7、研究了N<,12>B與N<,16>B同LAS和CATB混合水溶液的cmc和γcmc結(jié)果對(duì)比,表明在0.1mol/L NaCl水溶液中n(N<,x>B):n(LAS)=2:3時(shí)混合表面活性劑水溶液的體系cm
8、c最低,說(shuō)明表面活性劑之間也存在強(qiáng)烈的相互作用,具有很好的復(fù)配效果,而且隨N<,x>B的增加cmc上升。n(N<,x>B):n(CTAB)=1:0時(shí),混合表面活性劑水溶液體系的cmc最低,說(shuō)明表面活性劑之間也存在強(qiáng)烈的疏水作用,復(fù)配效果下降。運(yùn)用試差迭代法計(jì)算,表明N<,x>B為兩性偏陽(yáng)離子的表面活性劑。 8、利用N<,8>B作催化劑,將2,4-二羥基二苯甲酮及氯代正辛烷直接合成了2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮,在n(2,4-二
9、羥基二苯甲酮):n(氯代正辛烷)等于1:1.05時(shí),m(N<,8>B)/m(2,4-二羥基二苯甲酮)等于5%,反應(yīng)溫度155~160℃,反應(yīng)時(shí)間8h,ω(2-羥基4-甲氧基二苯甲酮)為98.5%,收率為92.3%。并利用<,1>HNMR、IR、元素分析表征了其結(jié)構(gòu)。 9、利用N<,8>B作催化劑合成了2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮,并利用<,1>HNMR,IR,元素分析表征了其結(jié)構(gòu)。應(yīng)用氣相色譜跟蹤檢測(cè)反應(yīng)進(jìn)行了工藝條件的優(yōu)化,確
10、定了最佳反應(yīng)條件:n(2,4-二羥基二苯甲酮):n(硫酸二甲酯)為1:0.55時(shí),m(N<,8>B)/m(2,4-二羥基二苯甲酮)為2%,反應(yīng)溫度70℃,反應(yīng)時(shí)間4h,ω(2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮)為98.8%,ω(2,4-二甲氧基二苯甲酮)小于0.8%以下,收率達(dá)94.6%。 10、N<,8>B、N<,12>B、N<,16>B、N<,12>OB和N<,16>OB都是優(yōu)良的抗靜電劑,硼系表面活性劑與PP的質(zhì)量比為3%添加于P
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