三（十二烷基二甲基-2-羟丙基氯化铵）柠檬酸酯的合成及物理化学性质研究

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1、郑州大学博士学位论文三（十二烷基二甲基-2-羟丙基氯化铵）柠檬酸酯的合成及物理化学性质研究姓名：李新宝申请学位级别：博士专业：化学工艺指导教师：刘国际20060525郑州大学博士学位论文摘要以异丙醇为溶剂，采用柠檬酸、环氧氯丙烷和十二烷基二甲基叔胺合成三(十二烷基二甲基．2．羟丙基氯化铵)柠檬酸醋(C霸阪C)三聚季铵盐阳离子表面活性剂。得到较佳工艺条件为n(柠檬酸)：n(十二烷基二甲基叔胺)：n(环氧氯丙烷)摩尔比为1．OO：3．00；3．05，于85℃下反应12h，产率大于9懈。研究了反应条件对C们陡C产率的影响。用红外光谱、元素分析、7H-NMR等方法对产物进行了结构表征，并对反应机理进

2、行了探讨。用表面张力法研究了C1]除C在气．液界面的吸附性质，求取了表征CTTAC表面活性的参数e毪垃、‰，。、八A，并与对应的单季铵盐、二聚季铵盐、以及文献报道的三聚季铵盐型阳离子表面活性荆作了对比。用电导法建立了三聚季铵盐型表面活性剂胶团表面反离子解离度的数学模型，以此计算了C翻溘C胶团表面的反离子解离度，并与常用经验公式作了比较。以芘为荧光探针、十六烷基氯化毗啶(CPC)为猝灭剂，用稳态荧光探针法测定了C嗣陵C的胶团聚集数Ⅳ。当用芘的饱和水溶液为溶剂配制表面活性剂溶液，CPC的浓度取O．1棚．3黼ol·Ld范围时，得到较好的结果。实验结果表明当表面活性剂溶液浓度为6～10倍cmc时，Ⅳ

3、随表面活性剂浓度增大两线性增大。并可用外推法得到C期渔c的临界胶团聚集数舻1．1867∞贬AC+11．7500根据芘的磊编随C下lAC水溶液浓度的变化，测定的CTTAC的cmc值与用表面张力法测量的cmc值比较吻合。实验数据表明，对于胶团聚集数《OO的体系，稳态荧光探针法是较为准确的测定方法。并通过不同Ⅳ值条件下胶团形状参数的计算对胶团的结构及形状与胶团聚集数的关系进行了分析。建立了三聚季铵盐型阳离子表面活性剂胶团的质量作用模型，计算了不同温度下cTTAc在水溶液中形成胶团时的热力学函数变化△哦、趟三、△砩，并对CTTAC在水溶液中形成胶团过程的特点进行了描述。计算结果表明CT]隗C在水溶液

4、中其有自发聚集成胶团的趋向；温度对胶团聚集的难易程度影响不大；cTTAc在水溶液中形成胶团过程的热力学函数变化：△G：<0，△H：>o△郑州大学博士学位论文础>o；cTTAc分子单体在溶液中与水分子的作用相对较弱，不会产生强烈有序的“冰山”效应。通过测定cTTAc与中性水溶性聚合物聚乙烯醇(PVA)混合体系的粘度、电导、表面张力、紫外光谱与荧光光谱，研究了CT．IIAC与P、，A之间的相互作用。结果表明CTllAC，PVA混合溶液体系具有异常的粘度行为，而且PVA浓度对混合溶液体系的电导、表面张力、临界胶团浓度和胶团聚集数产生了一定影响，说明CTlAC与PvA存在较强的相互作用。CTIAC伊

5、、，A混合溶液的电导率在临界胶团浓度(c珊0以下随着P、A浓度的增加而增加，在临界胶团浓度以上随着PvA浓度的增加而降低；当PVA浓度为19·L。1时，cTTAc伊Ⅵ～混合溶液的临界胶团浓度由O-33mmol·LJ降为0．15mIn01·L_1；最大紫外吸收峰发生了红移：胶团聚集数由单组份表面活性剂体系的9～16个降低为3～9个。选用1．(4-硝基偶氮苯基)．4“Ⅳ_二乙醇苯胺(NPDEAB)，1，4．二羟基蒽醌(1，4-DHA)，l-(4-硝基偶氮苯基)一4一苯胺(NPAB)三种分散染料，用胶团连续缔合增溶平衡模型研究了cTrIAC的增溶作用。在研究的cTTAc浓度范围内，增溶于cTlAc

6、胶团中的三种染料都随着cTl'Ac浓度增加而线性增加。并用胶团连续缔合增溶平衡模型推导出cT，IAc的摩尔增溶比(MsR)和连续缔合平衡的一级平衡常数K1的公式，计算了三种分散染料的MsR和xl值。通过对cn、Ac浓度c与被增溶染料浓度c：关联讧鲁p一俐∽。用分光光度法和增溶法相结合求取了三种分散染料的溶解度。用失重法和稳态极化曲线法研究了在盐酸介质中cTTAc对铁的缓蚀效率。结果表明缓蚀效率随cT，IAc浓度的增加而增加，在临界胶团浓度时达到最大值。根据缓蚀效率与cTTAc浓度的关系，用LaIlgmuir吸附等温方程求出了不同温度下cTTAc在铁表面的吸附系数置和吸附过程的△Go，△日。和

7、△So变化。两种研究方法的结果都表明，cTl’Ac在金属铁表面的吸附行为遵循Lall鲫uir规律。关键词：三聚季铵盐：阳离子表面活性剂；热力学；表面张力；临界胶团浓度；胶团聚集数II郑州大学博士学位论文AbstractAnewtrimericquatemaryarnmoni姗surf．ac伽1t，ci仃ictriestefsof埘(dodecyldimethyl-2-hydroxypropane)ammoni