新型可聚合表面活性剂DMDB合成与性能..doc

新型可聚合表面活性剂DMDB合成与性能 作??者： 蒋平平，殷福珊，沈风雷，詹永义 关键词： 可聚合表面活性剂，合成反应，性能分析，微乳液 概??述： 　　研究了新型可聚集合表面活性剂ＤＭＤＢ的制备方法,介绍了产物的分离实验方法,进行了产品的合成和纯度的分析。用甲基丙烯酸二甲氨乙酯(ＤＭ)与月桂溴反应合成了新型可聚合表面活性剂甲基丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化铵(ＤＭＤＢ),并用红外光谱、高压液相色谱、凯氏定氮、临界胶束浓度与Ｃｒａｆｔ点、电导率测定等方法,对产物进行分析。数据表明,产物为阳离子表面活性剂,其ＣＭＣ为6×10-5ｍｏｌ/Ｌ、氮含量98.4%、纯度95.9%,研究了产品微乳液的特性和电导率的关系,实验表明:在Ａ区域为油包水型微乳区,Ｂ区域为双连续微乳区,Ｃ区域为水包油型微乳区,3个区域的分布为:Ａ区:≤20%,Ｂ区:20%～65%,Ｃ区:≥65%。 内??容： 　　可聚合表面活性剂分子结构中具有双键、酯键、叔胺键、长直链烷烃等官能团,产品合成反应与分离提纯都较为困难。由于这些官能团具有特殊的应用功能,所以这类表面活性剂不仅可作为精细化工产品,而且是制备功能高分子材料的一种重要功能单体,已成为国外研究的热点。新加坡国立大学合成了分子结构中带有长碳链基团的丙烯酸酯或酰胺的衍生物,并用这类有机物进行聚合制备高分子透明材料。本文用甲基丙烯酸二甲氨乙酯(ＤＭ)与十二碳烷卤代烃反应合成了可聚合的表面活性剂甲基丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化铵(ＤＭＤＢ),对反应体系进行探讨,并对合成产物进行结构和性能表征,国内此类研究未见文献报道。 1实验部分 1.1　主要实验仪器和试剂 仪器:ＺＫ-82Ａ真空干燥器,上海实验仪器厂:Ｋ10Ｔ表面张力仪,ＫＲ櫣ＳＳ公司;7650型红外分光光度仪,上海分析仪器厂;ＦＡ1004电子天平,上海天平仪器厂;ＤＤＳ-11Ｃ数显电导率仪,上海天达仪器有限公司。 试剂:甲基丙烯酸二甲氨乙酯(工业级),无锡新宇化工厂;吩噻嗪(试剂级),美国ＳＩＧＭＡ公司;十二烷基溴(工业级),上海罗店化工厂。 1.2　实验方法 (1)甲基丙烯酸二甲氨乙酯(ＤＭ)经减压蒸馏提纯,然后用高吸水性树脂干燥,密闭保存待用,十二烷基溴用同样方法进行提纯。 在500ｍＬ干燥的三颈瓶中,加入摩尔比为1:1的液体反应物月桂溴和甲基丙烯酸二甲氨乙酯,并加入少量阻聚剂吩噻嗪,然后装上搅拌器和带干燥剂的球型冷凝器,在40℃恒温水浴中反应20ｈ,反应毕,取下烧瓶冷至室温,加入适量的溶剂无水乙醚,搅拌静止,萃取末反应物,经多次萃取,使少量没参与反应原料与产物分离,待银白色鳞片状晶体完全沉淀在瓶底后,分出乙醚,并用大量无水乙醚洗涤晶体至乙醚呈无色,然后分离液、固两相,液体回收循环使用,产物晶体ＤＭＤＢ用红外灯去除溶剂乙醚,放入真空干燥器中干燥至恒重,称重得最终产品。 1.3　主要反应原理 2结果与讨论 2.1　红外光谱测定 用7650型红外仪测得ＤＭＤＢ的红外谱图见图1。从谱图中可以看出:在2900ｃｍ-1附近有两个吸收峰,这是甲基、亚甲基的吸收峰,而且该吸收峰较强,体现了三烷基甲基型阳离子表面活性剂的结构特性:在1705ｃｍ-1处有强吸收,这是共轭羰基的吸收峰;1615ｃｍ-1处的吸收峰是产物结构中碳碳双键的吸收峰,而且由于分子结构中不饱和碳碳双键与羰基产生的共轭效应,因此使双键吸收峰由原来的1660ｃｍ-1位置向低波段方向移至1615ｃｍ-1处,证明了产物结构中有碳碳共轭双键存在;在1460ｃｍ-1处的吸收是季铵根的特征吸收;在1170ｃｍ-1处是酯基的强特征吸收峰。故红外谱图可定性确定该化合物是目标产物。 2.2　高压液相色谱分析 在Ｃ-18柱中,以ｎ(异丙醇)∶ｎ(水)=88∶12的混合液作流动相(流速为0.6ｍＬ/ｍｉｎ),扫描波长为λ=220ｎｍ,产品的高压液相色谱见图2。经微机将产物数据积分求得各峰面积后,用归一法求得产物含量,由图2中的峰形分布并结合红外光谱分析,合成产物ＤＭＤＢ固体样品纯度为最大峰的峰面积,占总峰面积的95.9%。 2.3　临界胶束浓度与Ｃｒａｆｔ点测定 配制一系列不同浓度的ＤＭＤＢ溶液(ｃ),用Ｋ10Ｔ型表面张力仪,在25℃测定各溶液的表面张力(γ),作γ-ｌｏｇｃ曲线如图3所示。由图3可求得ＤＭＤＢ的ＣＭＣ为6×10-5ｍｏ/Ｌ,由γ-ｌｏｇｃ曲线还可以看出,配制的溶液随溶液浓度增加液体的表面张力下降低,说明合成的产品具有表面活性剂的特性,在溶液ＣＭＣ处张力不再下降。从图3中可以看出,由4于在合成的产物中引入了长直链烷烃Ｃ12,所以产品在低浓度溶液下就具有降低液体表面张力的能力,故此产物溶液表现出较强的表面活性。 配制1%ＤＭＤＢ的水溶液于磨口试管中,然后放在冰水混合液中逐渐冷却,直至0℃,体系始