系列磺丁基甜菜碱的表征及表面活性

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1、第２８卷第６期应用化学Ｖｏｌ．２８Ｉｓｓ．６２０１１年６月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＣＨＥＭＩＳＴＲＹＪｕｎｅ２０１１系列磺丁基甜菜碱的表征及表面活性曲广淼魏继军于涛丁伟孙颖史鹏刘宏彬董志龙（东北石油大学化学化工学院大庆１６３３１８）１摘要用ＦＴＩＲ、ＨＮＭＲ和元素分析对自制的３种磺丁基甜菜碱（ＳＢｍ４）的结构进行了表征，研究了它们－３的表面性能、泡沫性能和乳化性能。获得ＳＢ１２４的ｃｍｃ为２２０×１０ｍｏｌ／Ｌ，γｃｍｃ为３１４８ｍＮ／ｍ；ＳＢ１４４的ｃｍｃ－４－５为２８０×１０ｍｏｌ／Ｌ，γｃｍｃ为２９６８ｍＮ

2、／ｍ；ＳＢ１６４的ｃｍｃ为２３０×１０ｍｏｌ／Ｌ，γｃｍｃ为３２０６ｍＮ／ｍ。３种磺丁基甜菜碱的ｃｍｃ值随着烷基链长增加逐渐减小，γｃｍｃ先减小后增加，三者的起泡性随浓度增加而增加，到一定值后保持不变；泡沫稳定性随浓度增加逐渐增强，起泡性随着温度的增加有缓慢增加趋势，泡沫稳定性随温度增加逐渐降低。３种表面活性剂的乳化能力随浓度增加先增加后降低。关键词磺丁基甜菜碱，表面性能，泡沫性能，乳化性能中图分类号：Ｏ６４７．２；ＴＱ４２３．３文献标识码：Ａ文章编号：１００００５１８（２０１１）０６０７１６０６ＤＯＩ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０９５．

3、２０１１．００４３８磺基甜菜碱是一种重要的两性表面活性剂。甜菜碱型两性表面活性剂具有良好的化学稳定性，较［１］［２３］宽的等电区及良好的起泡性、分散性及低毒低刺激性。广泛用于洗涤用品、化妆品、合成纤维、食［４６］品、医药、农药、水处理、日用化工及油田驱油等领域。由于其合成路线长、合成工艺复杂、合成杂质不易除去等因素而制约着其发展与应用。因此开发合成工艺简单、副产物较少和产品性能良好的制备路线，并研究其表面性能具有重要的实际意义。本文按文献［７８］方法自制了３种Ｎ烷基Ｎ磺丁基甜菜碱（ＳＢｍ４，ＳＢ为磺基甜菜碱的英文缩写，ｍ代表长烷基链的碳原

4、子个数，４表示丁基碳原子个数）两性表面活性剂，分别采用滴体积法、电导率法、改进的ＲｏｓｓＭｉｌｅｓ法和分水时间法研究了３种磺丁基甜菜碱的表面性能、泡沫性能和乳化性能。１实验部分１．１试剂和仪器十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺和十六烷基二甲基叔胺均为工业纯，纯度均大于９７％，南京康满林化工实业有限公司；１，４丁烷磺内酯为工业纯，纯度＞９９５％，上海海曲化工有限公司；丙酮为分析纯，天津富宇精细化工有限公司；液体石蜡为分析纯，天津市大茂化学试剂厂。ＢｒｕｋｅｒＴｅｎｓｏｒ２７型红外光谱仪（德国布鲁克光谱仪器公司），ＶａｒｉａｎＵｎｉｔｙ４００型

5、核磁共振光谱仪（美国Ｖａｒｉａｎ公司），ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ２４００型元素分析仪（美国ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ公司），ＷＲＳ１Ｂ型数字熔点仪（上海精密科学仪器有限公司），滴体积表面张力测定仪（北京大学胶体化学研究室），ＤＤＳ１１Ａ型电导率仪（ＤＪＳ１型电导电极，上海第二分析仪器厂）。１．２磺丁基甜菜碱的合成和表面性能测试３种化合物均参照文献［７８］方法合成，其结构如Ｓｃｈｅｍｅ１所示，产率分别为ＳＢ１２４９６９６％，ＳＢ１４４９６６０％，ＳＢ１６４９７８４％。［９１０］［１１］采用滴体积法和电导率法精确测定烷基二甲基磺丁基甜菜

6、碱的表面张力值，得出各表面活［１２］性剂的临界胶束浓度（ｃｍｃ）以及临界胶束浓度时的表面张力（γｃｍｃ），并根据Ｇｉｂｂｓ公式计算表面性能参数：２０１００７２９收稿，２０１００９２７修回黑龙江省大庆市高新区创新基金（ＱＧＸ０８ＹＦ０３４）资助项目通讯联系人：于涛，教授；Ｔｅｌ／Ｆａｘ：０４５９６５０４０７１；Ｅｍａｉｌ：ｙｕｔａｏ９１５＠１２６．ｃｏｍ；研究方向：油田化学剂第６期于涛等：系列磺丁基甜菜碱的表征及表面活性７１７－１γΓｃｍｃ＝（）Ｔ（１）２．３０３ｎＲＴｌｇｃ１４１０Ａｍｉｎ＝（２）ＮＡΓｃｍｃγ０－２０－γｃｍｃηＣ２０

7、＝－ｌｇｃｍｃ（３）２．３０３ｎＲＴΓｃｍｃ２式中，Γｃｍｃ为气液界面最大吸附量（ｍｏｌ／ｃｍ）；Ｒ为摩尔气体常数（８３１４Ｊ／（ｍｏｌ·Ｋ）；Ｔ为热力学温度２２３－１（Ｋ）；Ａｍｉｎ为饱和吸附面积（ｎｍ）；ＮＡ为阿伏加德罗常数（６０２×１０ｍｏｌ）；γ为表面张力（ｍＮ／ｍ）；ηＣ２０为降低表面张力的效率；γ０为２９８Ｋ下水的表面张力（７１９７ｍＮ／ｍ）；ｎ为系数，根据不同体系取值不同，对于阴离子或阳离子１∶１型表面活性剂ｎ＝２，对于两性离子型表面活性剂ｎ＝１。采用改进的ＲｏｓｓＭｉｌｅｓ法按ＧＢ／Ｔ７４６２９４法测定溶液的泡沫性能。以泡沫最

8、大高度（Ｈ，ｍｍ）和半［１３］衰期（ｔ１／２，ｓ）作为起泡力和泡沫稳定性的评价指标。［１４］采