试析新型易降解阳离子表面活性剂的合成及应用

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1、申请学位学科：工学所学学科专业：培养单位：化学工艺化学与化工学院硕士生：胡应燕导师：郭睿2010年5月SYNTHESISANDPROPERTIESOFANEWQUATERNARYAMMONIUMSALTCATIONICSURFACTANTSCoNTAININGESTERSTRUCTUREAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterof．Engineering．ThesisSupervis

2、or：ProfessorMay，2010RuiG11O¨¨Ⅱ¨■I⋯0㈣3洲9㈣9川㈨7，⋯ii■1洲Y新型易降解阳离子表面活性剂的合成及应用摘要阳离子表面活性剂由于具有良好的抗静电、柔软和杀菌等性能而受到重视，但使用后排入环境带来了严重污染，因此本课题要合成一种新型易降解阳离子表面活性剂，使它不但具有一般阳离子表面活性剂的界面性能，其最大的优势在于它的生物降解性，反应中酯基的引入，使其在废水处理中极易被微生物分解而迅速降解为脂肪酸和较小的阳离子代谢物，减少对环境损害，是一种环境友好的表面活性剂。本研究以十二烷基二甲基叔胺、环氧氯丙烷为原料，合成了中问体DEAC(2

3、，3．环氧丙基)十二烷基二甲基氯化铵，研究了原料配比、反应温度、反应时间对合成反应的影响，得出制备DEAC较佳反应条件；再将中间体DEAC与月桂酸反应，生成月桂酸酯季铵盐阳离子表面活性剂HDAC(2一羟基一3一月桂酰氧基丙基)十二烷基二甲基氯化铵，通过单因素实验和正交实验，研究了原料配比、反应温度、反应时间对合成反应的影响，得出制备HDAC较佳反应条件。整个实验过程中，以溴酚蓝两相滴定法测定季铵盐阳离子活性中间体的含量，参考GBff1668．95测定产物的酸值，参考HG／T3505—2000测定产物的皂化值；通过EA(元素分析)、FTIR(傅里叶红外变换光谱)、TO

4、F—MS(飞行时间质谱)、1HNMR，13CNMR，确证了中间体和目的产物的结构；测定了目的产物月桂酸酯季铵盐阳离子表面活性剂HDAC(2．羟基．3．月桂酰氧基丙基)十二烷基二甲基氯化铵的表面性能；采用Warbu唱法测定化学耗氧量(COD)来确定HDAC的降解度，以此来研究HDAC在好氧情况下的降解情况；最后，对HDAC作为织物柔软剂的柔软性能进行了初步探讨。研究结果表明：(1)中间体DEAC较佳合成条件为：反应温度25℃、反应时间4h、n十二烷基二甲基叔胺：n环氧氯丙烷_1：1．2，产率为83．41％，熔点47．8℃；产物HDAC较佳合成工艺条件：nDEAc：lI

5、LAC=l：1．3，反应时间6h，反应温度50℃，产率为92．57％，熔点61．3℃。(2)采用圆环拉伸法测定产物的临界胶束浓度CMC为8．91X10—4mol／L及丫咖。为34．12N／m～。结果表明：所合成的HDAC新型易降解阳离子表面活性剂具有较高的表面活性；产物的Kraffi点为一4．52℃，说明该表面活性剂亲水性较强。(3)采用生活污水沉降污泥为降解微生物源，经简单接种，培养化后，采用Warburg法测定化学耗氧量(COD)来确定HDAC的降解以此来研究好氧情况下的降解性研究，结构表明：HDAC在5d的降解90％以上，降解性能优异。根据GB／T15818．

6、2006，皿AC属于易降解面活性剂。(4)对产物的柔软性能进行了测定，实验结果表明：与未经产物的整理织物相比，柔软性能良好。根据正交试验得出较佳的整理工艺条HDAC质量分数O．5％、处理浴温度50℃、处理时间20min、处理液pH和浴比1：20。关键词：阳离子表面活性剂，季铵盐，合成，应用SYNTHESISANDPROPERTIESoFANEWQUATERNARYAMMoNIUMSAl月CATIoNICSURFACTANTSCONTAININGESTERSTRUCTUREABSTRACTCationicsurfactantwasemphasizedforexcell

7、entantistaticproperty，softness，sterilizationandSOon，butitwasseverelypollutanttoenvironmentwhenitwasused．Therefore，anewdegradablecationicsurfatantsWassynthesised．itwasnotonlyinterfacialpropertiesofgeneralcationicsurfatantsbutalsowasgoodbiodegradableproperties．Insynthesisreation，esterg