新型表面活性劑

1、1.1 陽離子陽離子Gemini表面活性劑（表面活性劑（QAS Cn-Cn）1.1.1 合成原料 以脂肪胺、三聚氯氰、乙二胺、N,N二甲基1,3丙二胺和氯化芐為原料合成了三種不同碳鏈長度（n=6、8、12）的陽離子Gemini表面活性劑（QAS Cn-2-Cn）分子結(jié)構(gòu)以脂肪胺、三聚氯氰、乙二胺、N,N二甲基1,3丙二胺和氯化芐為原料合成了三種不同碳鏈長度（n=6、8、12）的陽離子Gemini表面活性劑（QAS Cn-2-Cn）1.1.2 分子結(jié)構(gòu)1陽離子表面活性劑陽離子表面活性劑1.1.3 合成路線 三聚氯氰作為一種有機中間體在農(nóng)藥、染料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，分子中的三個氯原子具有較高的反

2、應(yīng)活性，可以與羥基、氨基等含活潑氫化合物發(fā)生反應(yīng)。而且通過調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度和pH值可以控制三個氯原子的反應(yīng)程度，實現(xiàn)逐步取代， 通過三聚氰胺這一特性將三聚氯氫和長碳鏈脂肪胺反應(yīng)制備單疏水鏈段，然后再與乙二胺反應(yīng)制備Gemini疏水鏈段，最后再與N,N-二甲基-1,3-丙二胺和芐基氯反應(yīng)制得陽離子Gemini表面活性劑。1.1.4應(yīng)用領(lǐng)域和性能 Gemini表面活性劑是指一類分子中含有兩個或兩個以上親水親油基團的表面活性劑。從分子結(jié)構(gòu)上看，Gemini表面活性劑相似于兩個單鏈表面活性劑的聚結(jié)，故又稱為“二聚表面活性劑”或“孿連型表面活性劑” 。與傳統(tǒng)表面活性劑相比，Gemini表面活性劑具有優(yōu)良的水

3、溶性、潤濕性、鈣皂分散性和更低的臨界膠束濃度。陽離子Gemini表面活性劑作為雙子表面活性劑的重要組成之一，目前主要是含氮型雙季銨鹽型的Gemini表面活性劑，因其卓越的吸附性能，獨特的聚集行為和特殊的聚集體結(jié)構(gòu)，引起了科研工作者的廣泛關(guān)注。 隨著疏水碳鏈長度的增長，對應(yīng)產(chǎn)物的CMC逐漸降低，說明隨著碳鏈長度的增長，表面活性劑的疏水作用增加，更易在溶液中形成膠束。由于QAS Cn-2-Cn中N原子的三角錐型結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致兩條疏水鏈不平行，這就使分子間兩條疏水鏈之間的相互作用增強，導(dǎo)致其在界面層形成一層膜。1.2 全氟丁基陽離子表面活性劑的合成與表面性能全氟丁基陽離子表面活性劑的合成與表面性能1.2

4、.1合成原料 全氟丁基磺酰氟與 N，N 二甲基 1，3 丙二胺為原料，合成全氟丁基磺酰胺，再與烷基二溴季銨鹽化，成功得到了 4 種全氟丁基型陽離子表面活性劑。1.2.2 合成路線 以短碳鏈的全氟丁基磺酰氟為原料，與 N，N 二甲基 1，3 丙二胺反應(yīng)得到全氟丁基磺酰胺，再與烷基二溴季銨鹽化，得到雙子型陽離子表面活性劑。其合成工藝如下:1.2.3 應(yīng)用領(lǐng)域和性能： 這種表面活性劑具有高表面活性、高化學(xué)穩(wěn)定性、高熱穩(wěn)定性、既憎水又憎油，適用于強酸性環(huán)境并且不易受鹽度環(huán)境的干擾，加鹽還能明顯改善表面活性劑的性能、降低該表面活性劑的 CMC。該氟表面活性劑由于氟碳鏈短，可避免其對環(huán)境的有害影響，從而作

5、為全氟辛基磺酸或全氟辛酸類衍生氟表面活性劑的替代品。這種物質(zhì)由于碳氟鏈短但是表面活性高，所以符合當(dāng)今氟表面活性劑的發(fā)展方向。1.3.1合成原料 以價廉易得的甲胺鹽酸鹽和溴代烷（1，3二溴丙烷，1，4-二溴丁 烷和1，6一二溴己烷）為原料，采用分步法成功制得一系列三個頭基和三條疏水尾基三聚季銨鹽陽離子表面活性劑12-n-12-n-123Br(n=3，4，6)。1.3.2合成路線（1）N-甲基十二胺(RNHMe)的合成 在三頸燒瓶中加入甲胺鹽酸鹽33.5g(500mmoL)，按n(甲胺鹽酸鹽)：n(Na0H)=2：1加入NaOH，異丙醇200mL，攪拌下回流反應(yīng)，析出大量胺后開始滴加n-溴代十二烷

6、n(甲胺鹽酸鹽)：n(n一溴代十二烷)=1：5-1：8，滴畢，回流反應(yīng)15h18 h。蒸除異丙醇，冷卻至室溫，攪拌下用5molL。1NaOH溶液中和至白色沉淀完全消失；分液，水相用二氯乙烷(3-620mL)萃取，合并有機相，用無水MgSO4。干燥，旋干溶劑，減壓蒸餾收集餾分得無色油狀液體RNHMe。1.3.三聚陽離子表面活性劑的合成三聚陽離子表面活性劑的合成(2)溴代烷基十二烷基二甲基溴化銨(12-n-Br)的合成 在三頸燒瓶中加入RNMe210.6g(50mm0L)，乙腈60mL，N2保護，攪拌下于35一45滴加l，3一二溴丙烷304g(15 mmoL，約1.5h)，回流反應(yīng)15h-18h。

7、冷卻，蒸除溶劑，用乙醚(或丙酮)沉淀，過濾，濾餅干燥得白色粉末溴代丙基十二烷基二甲基溴化銨(12-3-Br)。用類似方法合成白色粉末溴代丁基十二烷基二甲基溴化銨(12-4-Br)和溴代己基十二烷基二甲基溴化銨(12-6-Br)。(3)12-n-12-n-123Br的合成 三頸燒瓶中加入RNHMe2.0g(10mmmoL)，異丙醇20mL，NaOH(或Na2C03)10nunol，N2保護，回流狀態(tài)下邊攪拌邊滴加12-n-Br8.7g(21mmoL)的異丙醇(20mL)溶液(約2h-3h)，回流反應(yīng)3d。冷卻，蒸除溶劑，用丙酮沉淀，過濾，濾餅用熱丙酮洗滌兩次，干燥得白色粉末12-n-12-n-1

8、23Br。三聚陽離子表面活性劑12-n-12-n-123Br(n=3，4，6)d的合成方程式1.3.3應(yīng)用領(lǐng)域及性能 同雙子(二聚)表面活性劑相比，三聚表面活性劑具有更加優(yōu)異的性能(1)更高的表面活性；(2)更低的臨界膠束濃度(CMC)；(3)更低的Kraffle點；(4)與其它表面活性劑具有更好的配伍性能，能產(chǎn)生更好的協(xié)同效應(yīng)；(5)具有良好的鈣皂分散性能；(6)具有更好的潤濕性能等。但是三聚表面活性劑的合成較為困難，且操作繁瑣，耗時較長，收率很低。2 陰離子表面活性劑2.1高級脂肪酸鹽 系肥皂類，通式：(RCOO-)nMn，如硬脂酸鈉、鎂等。分類：一價金屬皂(鉀、鈉皂)；二價或多價皂(鉛、

9、鈣、鋁皂)；有機胺皂(三乙醇胺皂)。性質(zhì)：具有良好的乳化能力，易被酸及多價鹽破壞，電解質(zhì)使之鹽析。 應(yīng)用：具有一定的刺激性，只供外用。 這類表面活性劑起表面活性作用的部分是陰離子。2.2 硫酸化物： 通式：ROSO3-M+硫酸化油,高級脂肪醇硫酸酯類。 分類：硫酸化油，如硫酸化蓖麻油，俗稱土耳其紅油；高級脂肪醇硫酸酯，如十二烷基硫酸鈉（SDS），又稱月桂醇硫酸鈉（SLS）。 性質(zhì)：可與水混溶，為無刺激的去污劑和潤濕劑；乳化性很強，穩(wěn)定、耐酸、鈣，易與一些高分子陽離子藥物發(fā)生作用產(chǎn)生沉淀。 應(yīng)用：代替肥皂洗滌皮膚；有一定刺激性，用于外用軟膏的乳化劑。2.3.磺酸化物： 通式：脂肪族磺酸化物 RS

10、O3-M+ 和烷基芳基磺酸化物 RC6H5SO3M分類：脂肪族磺酸化物，如二辛基琥珀酸磺酸鈉（阿洛索-OT）、二己基琥珀酸磺酸鈉；烷基芳基磺酸化物，如十二烷基苯磺酸鈉（常用洗滌劑）；膽酸鹽，如?；悄懰徕c、甘膽酸鈉。 性質(zhì)：水溶性及耐酸、耐鈣、鎂鹽性比硫酸化物差，但不易水解。 應(yīng)用： 用作胃腸脂肪的乳化劑和單脂肪酸甘油酸的增溶劑；較好的洗滌劑。十二烷基苯磺酸鈉分子結(jié)構(gòu)： 制備方法：由直鏈烷基苯（LAB）用三氧化硫或發(fā)煙硫酸磺化生成烷基磺酸，再中和制成。 應(yīng)用領(lǐng)域與性能：烷基苯磺酸鈉是中性的，對水硬度較敏感，不易氧化，起泡力強，去污力高，易與各種助劑復(fù)配，成本較低，合成工藝成熟，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，是非

11、常出色的陰離子表面活性劑。3 兩性表面活性劑兩性表面活性劑3.1 去氫樅酸甜菜堿類兩性表面活性劑去氫樅酸甜菜堿類兩性表面活性劑 松香是自然界極其豐富的可再生的林產(chǎn)化工資源，以從岐化松香中提取的去氫樅酸為原料，合成了N-(3-去氫樅酰氧基-2-羥基)丙基-N，N-二甲基羧甲基甜菜堿和N-(3-去氫樅酰氧基-2-羥幕)丙摹-N，N-二甲基(2-羥基)磺丙基甜菜堿這兩種甜菜堿類兩性表面活性劑在相當(dāng)寬的pH值范圍內(nèi)均有良好的表面活性，同時具有復(fù)配性好、毒性低、刺激小、生物降解度高等優(yōu)點。合成路線3.2 新型咪唑啉型兩性表面活性劑新型咪唑啉型兩性表面活性劑 該表面活性劑是一種新型的咪唑啉兩性表面活性劑，

12、其原料易得，合成工藝簡單，操作方便。由測試結(jié)果可看出，該表面活性劑具有較高的表面活性和較好的潤濕能力，是一種性能良好的水溶性表面活性劑。 把制得的該表面活性劑用于皮革加脂劑中，可使皮革豐滿、柔軟，初步顯示出其良好的應(yīng)用性能，但還有待進一步開發(fā)研究。合成路線4 非離子表面活性劑非離子表面活性劑4.1 4.1 烷基多苷型非離子表面活性劑（烷基多苷型非離子表面活性劑（APGAPG） APG有許多卓越的性能, 除具有優(yōu)良的表面活性、泡沫力、潤濕力、洗滌力等眾所周知的功能特性外, 它還具有優(yōu)良的溫和性和高度的生物降解性。 APG有保護皮膚和頭發(fā)的作用,主要用于個人護理用品配方中, 如香波、浴液和頭發(fā)調(diào)理

13、劑等。APG的性能也適合配制硬表面清洗劑和洗衣用洗滌劑。C12-C14烷基多苷在一些特殊配方, 特別是微乳狀液中作乳化劑,C16-C18 APG與脂肪醇摻和在O/W乳化體中有自乳化作用。APG有很好的潤濕和滲透性質(zhì),它是非離子表面活性劑,對高濃度電解質(zhì)不敏感, 并且APG 與聚氧乙烯型非離子表面活性劑不同的是它沒有濁點, 因此適合農(nóng)業(yè)應(yīng)用。4.2 N-4.2 N-烷酰基烷?；?N-N-甲基葡萄糖胺甲基葡萄糖胺(MeGA)(MeGA) N- 烷?；? N- 甲基葡萄糖胺有極好的表面活性, 可用于重垢液體洗滌劑中代替LAS 和AE,MeGA 與AES 復(fù)配使用有非常好的效果。 MeGA-12的合成分成兩步進行。第一步是甲胺與葡萄糖的醛基進行還原性烷基化反應(yīng)。該反應(yīng)也可用由谷物淀粉得到的葡萄糖漿代替葡萄糖, 用阮萊鎳作催化劑進行氫化反應(yīng)。第二步反應(yīng)是仲胺基多元醇與月桂酸甲酯進行?；磻?yīng), 將副產(chǎn)物甲醇不斷蒸出, 生成五羥基酰胺, 如圖所示。4.3 固醇衍生類非離子表面活性劑固醇衍生類非離子表面活性劑 植物固醇具有消炎和止癢兩種