新型可聚合表面活性劑DMDB合成與性能

1、新型可聚合表面活性劑DMDB合成與性能· 作  者：蔣平平，殷福珊，沈風(fēng)雷，詹永義· 關(guān)鍵詞：可聚合表面活性劑，合成反應(yīng)，性能分析，微乳液· 概  述：· 研究了新型可聚集合表面活性劑的制備方法,介紹了產(chǎn)物的分離實(shí)驗(yàn)方法,進(jìn)行了產(chǎn)品的合成和純度的分析。用甲基丙烯酸二甲氨乙酯()與月桂溴反應(yīng)合成了新型可聚合表面活性劑甲基丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化銨(),并用紅外光譜、高壓液相色譜、凱氏定氮、臨界膠束濃度與點(diǎn)、電導(dǎo)率測(cè)定等方法,對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)表明,產(chǎn)物為陽(yáng)離子表面活性劑,其為6×10-5/、氮含量9

2、8.4%、純度95.9%,研究了產(chǎn)品微乳液的特性和電導(dǎo)率的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)表明:在區(qū)域?yàn)橛桶臀⑷閰^(qū),區(qū)域?yàn)殡p連續(xù)微乳區(qū),區(qū)域?yàn)樗托臀⑷閰^(qū),3個(gè)區(qū)域的分布為:區(qū):20%,區(qū):20%65%,區(qū):65%。· 內(nèi)  容：· 可聚合表面活性劑分子結(jié)構(gòu)中具有雙鍵、酯鍵、叔胺鍵、長(zhǎng)直鏈烷烴等官能團(tuán),產(chǎn)品合成反應(yīng)與分離提純都較為困難。由于這些官能團(tuán)具有特殊的應(yīng)用功能,所以這類表面活性劑不僅可作為精細(xì)化工產(chǎn)品,而且是制備功能高分子材料的一種重要功能單體,已成為國(guó)外研究的熱點(diǎn)。新加坡國(guó)立大學(xué)合成了分子結(jié)構(gòu)中帶有長(zhǎng)碳鏈基團(tuán)的丙烯酸酯或酰胺的衍生物,并用這類有機(jī)物進(jìn)行聚合制備

3、高分子透明材料。本文用甲基丙烯酸二甲氨乙酯()與十二碳烷鹵代烴反應(yīng)合成了可聚合的表面活性劑甲基丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化銨(),對(duì)反應(yīng)體系進(jìn)行探討,并對(duì)合成產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性能表征,國(guó)內(nèi)此類研究未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。 1實(shí)驗(yàn)部分1.1主要實(shí)驗(yàn)儀器和試劑儀器:-82真空干燥器,上海實(shí)驗(yàn)儀器廠:10表面張力儀,櫣公司;7650型紅外分光光度儀,上海分析儀器廠;1004電子天平,上海天平儀器廠;-11數(shù)顯電導(dǎo)率儀,上海天達(dá)儀器有限公司。試劑:甲基丙烯酸二甲氨乙酯(工業(yè)級(jí)),無(wú)錫新宇化工廠;吩噻嗪(試劑級(jí)),美國(guó)公司;十二烷基溴(工業(yè)級(jí)),上海羅店化工廠。1.2實(shí)驗(yàn)方法(1)甲基丙烯酸二甲氨乙酯()經(jīng)減壓蒸

4、餾提純,然后用高吸水性樹(shù)脂干燥,密閉保存待用,十二烷基溴用同樣方法進(jìn)行提純。在500干燥的三頸瓶中,加入摩爾比為1:1的液體反應(yīng)物月桂溴和甲基丙烯酸二甲氨乙酯,并加入少量阻聚劑吩噻嗪,然后裝上攪拌器和帶干燥劑的球型冷凝器,在40恒溫水浴中反應(yīng)20,反應(yīng)畢,取下燒瓶冷至室溫,加入適量的溶劑無(wú)水乙醚,攪拌靜止,萃取末反應(yīng)物,經(jīng)多次萃取,使少量沒(méi)參與反應(yīng)原料與產(chǎn)物分離,待銀白色鱗片狀晶體完全沉淀在瓶底后,分出乙醚,并用大量無(wú)水乙醚洗滌晶體至乙醚呈無(wú)色,然后分離液、固兩相,液體回收循環(huán)使用,產(chǎn)物晶體用紅外燈去除溶劑乙醚,放入真空干燥器中干燥至恒重,稱重得最終產(chǎn)品。1.3主要反應(yīng)原理2結(jié)果與討論2.1紅

5、外光譜測(cè)定用7650型紅外儀測(cè)得的紅外譜圖見(jiàn)圖1。從譜圖中可以看出:在2900-1附近有兩個(gè)吸收峰,這是甲基、亞甲基的吸收峰,而且該吸收峰較強(qiáng),體現(xiàn)了三烷基甲基型陽(yáng)離子表面活性劑的結(jié)構(gòu)特性:在1705-1處有強(qiáng)吸收,這是共軛羰基的吸收峰;1615-1處的吸收峰是產(chǎn)物結(jié)構(gòu)中碳碳雙鍵的吸收峰,而且由于分子結(jié)構(gòu)中不飽和碳碳雙鍵與羰基產(chǎn)生的共軛效應(yīng),因此使雙鍵吸收峰由原來(lái)的1660-1位置向低波段方向移至1615-1處,證明了產(chǎn)物結(jié)構(gòu)中有碳碳共軛雙鍵存在;在1460-1處的吸收是季銨根的特征吸收;在1170-1處是酯基的強(qiáng)特征吸收峰。故紅外譜圖可定性確定該化合物是目標(biāo)產(chǎn)物。2.2高壓液相色譜分析在-1

6、8柱中,以(異丙醇)(水)=8812的混合液作流動(dòng)相(流速為0.6/),掃描波長(zhǎng)為=220,產(chǎn)品的高壓液相色譜見(jiàn)圖2。經(jīng)微機(jī)將產(chǎn)物數(shù)據(jù)積分求得各峰面積后,用歸一法求得產(chǎn)物含量,由圖2中的峰形分布并結(jié)合紅外光譜分析,合成產(chǎn)物固體樣品純度為最大峰的峰面積,占總峰面積的95.9%。2.3臨界膠束濃度與點(diǎn)測(cè)定配制一系列不同濃度的溶液(),用10型表面張力儀,在25測(cè)定各溶液的表面張力(),作-曲線如圖3所示。由圖3可求得的為6×10-5/,由-曲線還可以看出,配制的溶液隨溶液濃度增加液體的表面張力下降低,說(shuō)明合成的產(chǎn)品具有表面活性劑的特性,在溶液處張力不再下降。從圖3中可以看出,由4于在合成

7、的產(chǎn)物中引入了長(zhǎng)直鏈烷烴12,所以產(chǎn)品在低濃度溶液下就具有降低液體表面張力的能力,故此產(chǎn)物溶液表現(xiàn)出較強(qiáng)的表面活性。配制1%的水溶液于磨口試管中,然后放在冰水混合液中逐漸冷卻,直至0,體系始終透明。因此,該表面活性劑的點(diǎn)<0,說(shuō)明該表面活性劑親水性較強(qiáng)。2.4凱氏定氮測(cè)定用電子天平稱取0.1530試樣,置于50凱氏燒瓶中消煮,冷卻后傾入25容量瓶定容,用移液管移取2.5于凱氏微量蒸餾裝置中蒸餾,以硼酸指示劑混合液為指示劑,用0.0171/標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定錐形瓶?jī)?nèi)的溶液由蘭綠色變?yōu)榛易仙珵榻K點(diǎn),同時(shí)以0.15蔗糖代替樣品作空白測(cè)定。數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。計(jì)算式中:1滴定空白時(shí)消耗標(biāo)準(zhǔn)鹽酸的體積,;2滴定

8、試樣時(shí)消耗標(biāo)準(zhǔn)鹽酸的體積,;標(biāo)準(zhǔn)鹽酸的濃度,/;的分子質(zhì)量(405.9);樣品的質(zhì)量(0.1530)。結(jié)果()=98.4%由此可知:產(chǎn)物結(jié)構(gòu)中含有較高氮元素的有機(jī)化合物,結(jié)合紅外光譜數(shù)據(jù),可推斷具有季銨鹽結(jié)構(gòu)。2.5產(chǎn)物的可聚性鑒定取少量固體樣品用去離子水溶解后配制一定濃度的透明溶液,放入玻璃聚合反應(yīng)器中,置于波長(zhǎng)為365的紫外燈下進(jìn)行光聚合試驗(yàn),5后發(fā)現(xiàn)原來(lái)的透明體溶液變成聚合白色固體,這說(shuō)明產(chǎn)物具備可聚性,結(jié)合紅外分析的結(jié)果,可進(jìn)一步定性地表明合成的產(chǎn)物具有可聚合雙鍵結(jié)構(gòu)。2.6微乳液導(dǎo)電率對(duì)微乳區(qū)影響按文獻(xiàn)把配成微乳液,并以甲基丙烯酸-羥乙酯()作為助表面活性劑,制備成不同濃度不含量的微

9、乳液。將上述合成產(chǎn)品配成不同含量的微乳溶液,用-11精密數(shù)顯電導(dǎo)儀測(cè)其電導(dǎo)率參數(shù),并繪制電導(dǎo)率與水含量的變化關(guān)系曲線,發(fā)現(xiàn)在曲線上存著3個(gè)明顯的突躍點(diǎn),根據(jù)曲線的變化規(guī)律,結(jié)合文獻(xiàn)數(shù)據(jù)可初步判斷:此3個(gè)突躍點(diǎn)為微乳液不同的分界點(diǎn)。由圖4看出,體系電導(dǎo)率曲線隨表面活性劑水溶液含量的增加分3部分,即:、。在5區(qū)中,由于體系內(nèi)缺少導(dǎo)電的通道,體系電導(dǎo)率較低,此部分曲線斜率很小,且表現(xiàn)為隨()的增加,其電導(dǎo)率變化率變化極小,故這部分區(qū)域可認(rèn)為是:油相以均勻的小水珠滴的形式分散于水連續(xù)相中形成油包水型(/)微乳區(qū);在區(qū)域,體系電導(dǎo)率隨()的增加上升很快,這部分體系水和油的量相當(dāng),難以區(qū)分連續(xù)相和分散相,故屬于雙連續(xù)型微乳區(qū);在區(qū)域,隨()增加,體系電導(dǎo)率略有下降,這部分水相以均勻小珠滴的形式分散于油連續(xù)相中,形成水包油型(/)微乳區(qū)。在、3個(gè)區(qū)域的分布為:區(qū):20%,區(qū):20%65%;區(qū):65%。參考文獻(xiàn)1,.,1997,34(3):1561682,.2-.,1995,36(10):194119463,.:.,1995,11:332133264,.,1994,10:402240265,.,1996,12:31932