烷氧甲基胆碱类表面活性剂的合成及性质研究

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1、SYNTHESEANDPROPERTIES0FALKOXYMETHYLCHOLD咂SURFACTANTSADissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanNormalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByZhangLijieSupervisor：Prof．SongShiliApril，2014本文通过不同的合成方法合．(2．羟乙基)一

2、二甲基铵盐RX摘要类型的胆碱类季铵盐型表面活性剂一十六烷基基．(2一羟乙基)．二甲基铵盐C。OX(X=C1，BF。，N03；n=12，14，16)，利用电导率法，滴体积法，稳态荧光法，TG&DSC，乌氏粘度计测粘度法等手段，研究了疏水链结构、不同反离子、疏水链长三个方面对胆碱类季铵盐型表面活性剂性质影响。碳链长度相等，反离子相同，疏水链结构不同的十六烷基一(2．羟乙基)一二甲基氯化铵(RCl)和十四烷氧甲基一(2一羟乙基)．二甲基氯化铵(C140C1)，由于C140C1疏水链引入了极性基团．0一，使C140C1的CM

3、C比RCI的大，降低表面张力的能力较强，但降低表面张力的效率较低。不稳定极性基团的加入，使C140C1的热稳定性较差，熔点较低，胶束聚集数比RCI的小。反离子能调节促进表面活性剂聚集的两种力之间的平衡～阳离子之问的排斥力和烷基链间吸引力，不同的反离子对表面活性剂的性质影响不同。本文研究了三种反离子—C1，BF4，N0广对RX和C140X()oC1，BF4，N03)性质的影响。反离子水力半径越大(CI。

4、了反离子的水力半径影响表面活性剂的性质外，反离子的结构和极性也对表面活性剂的性质有影响。N03-的结构和极性使C140N03的胶束聚集数比C140C1和C140BF4的都大，而RX的胶束聚集数大小顺序则是RCI>RN03>RBF4。其次，反离子水力半径越大，体积越大，反离子越不容易结合在胶团表面，表面活性剂的离子化度d就越大，表面活性剂的聚集和吸附标准自由能越负(越小)，而RX和C140X的胶束聚集和吸附标准自由能都为负值，说明RX和C140X形成胶束和在界面吸附这两个过程都为自发的过程，且胶束聚集标准自由能4G％记

5、的数值都比表面活性剂在界面吸附的数值大，说明RX和C，。OX的吸附作用相对于胶束化作用更易发生。另外。通过偏振光实验，我们得到了所合成的表面活性剂高浓度下的液晶形态。RX和C140X可以形成多种液晶花纹一十字花纹、扇状花纹、油状花纹和花岗岩花纹等，其中ACl(A=R，C140)的液晶纹理种类最多。而SAXS实验的结果验证了POM实验的结果。本文研究的胆碱类阳离子表面活性剂是碳链长度较长的C。OBF。(n=12，14，16)。随着碳链的增长，C。OBF4的CMC逐渐减小，更能形成胶束，更能有效地降低表面张力，离子化度n

6、逐渐减小，zJGomfc更负。同时，温度越高，C。OBF4不易形成胶束，CMC越大，a越大，,dGomfc更负，但碳链的长度对C。OBF4的热稳定性影响较小。碳链长度的增长，使C。OBF4形成胶束的驱动力有所改变，C120BF4和C140BF4的T4s％缸的值比其4矾记的值大，是熵驱动的胶束聚集过程，而C160BF4的刊以记的值比其彳以记的值小，形成胶束的过程是焓驱动的过程。另外，在较高浓度C．OBF4水溶液时，C】20BF4和C140BF4出现粘稠流动性差的现象，但C160BF4则在水溶液析出。通过Kraffl点的

7、测定得到了C160BF4的溶解度随温度的变化，即30。C是C160BF4的Krafft点，在此温度以上C160BF4才能充分发挥其表面活性。通过粘度的测量，得出C120BF4和C140BF4的比浓粘度随质量浓度的曲线图，推测不同的质量浓度下C120BF4和C140BF4会形成不同形态的聚集体。TEM和Cryo—TEM证明了C120BF4和C140BF4的高浓度水溶液中网状、蠕虫状聚集体的存在。关键词：疏水链结构，反离子，比浓度粘度，液晶，Krafft点lIABSTRACTTwokindsofcholine-deriv

8、edcationicsurfactants，withdifferentstructttreofhydrophobicchains，weresynthesized，whichweretetradecyloxymethyl-(2-hydroxyethyl)-dimethylammoniumsalts(RX)andhexadecyl．(2-hydro