含硼表面活性劑的合成、性質(zhì)及應(yīng)用研究.pdf

1、N－烷基硼酸二乙醇胺酯（N<,x>B）和酰胺硼酸二乙醇胺酯（N<,x>OB）表面活性劑是含硼特種表面活性劑。它們將長(zhǎng)碳鏈通過N烷基化和?；?lián)接在一起的一類含硼表面活性劑，由于是含四配位硼氧雜環(huán)結(jié)構(gòu)的表面活性劑和結(jié)合長(zhǎng)碳鏈的基本性質(zhì)從而極大的提高了表面活性。 本文以脂肪酸，脂肪醇，二乙醇胺，硼酸等為主要原料，經(jīng)過?；?、鹵代、酯化、烷基化等經(jīng)典反應(yīng)合成了本論文的目的產(chǎn)物，即硼螺環(huán)結(jié)構(gòu)化合物。并探討了各步反應(yīng)的條件及收率影響。

2、 測(cè)定了該系列含硼表面活性劑的基本性質(zhì)，如溶解性，乳化力，親水親油平衡值（HLB）等。研究了該系列表面活性劑的水解穩(wěn)定性，考察了其水溶液在不同pH值和不同溫度下該系列化合物的臨界膠團(tuán)濃度的變化和表面張力的變化，研究了含硼表面活性劑與離子表面活性劑的復(fù)配性能。并計(jì)算了混合膠團(tuán)的組成及正負(fù)離子表面活性劑的相互作用參數(shù)，用量子化學(xué)方法計(jì)算了N<,x>B和N<,x>OB的結(jié)構(gòu)件能規(guī)律。 為了探討該系列含硼表面活性劑的應(yīng)用性能，論文主要對(duì)

3、該表面活性劑的作為離子液體的催化、相轉(zhuǎn)移催化劑和抗靜電劑進(jìn)行了考察。首先作為離子液體催化合成了2-羥基-4正辛氧基二苯甲酮和作為相轉(zhuǎn)移催化劑合成了2-羥基-4甲氧基二苯甲酮。探討了其動(dòng)力學(xué)性能，考察了添加于聚丙烯（PP）材料中的表面電阻。并探討了其抗靜電的機(jī)理。主要工作和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： 1、采用PCI<,3>為酰化劑，合成了脂肪酰氯，并采用通入干燥的HBr氣體合成了溴代烷，同時(shí)討論了其反應(yīng)條件及反應(yīng)物的影響。 2、合成了

4、硼酸二乙醇胺酯（NB）、N<,2>B和N<,x>OB系列產(chǎn)品，并確定了最佳反應(yīng)條件，用FTIR、H-NMR對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了鑒定。 3、測(cè)定了N<,x>B和N<,x>OB基本性質(zhì)，表明N<,x>B和N<,x>OB在極性溶劑中有較好的溶解度，對(duì)有機(jī)物都有良好的乳化能力，通過戴維斯方法計(jì)算的HLB值與溶度法測(cè)得的基本一致，并且在中性和堿性條件下N<,x>B和N<,x>OB系列的表面張力最佳。 4、25℃，N<,x>B系列都有較低

5、的表面張力，并隨碳原子數(shù)的增加而最低表面張力下降。N12B比同碳原子數(shù)的十二烷基苯磺酸鈉（LAS）的最低表面張力34.5mN／m低，且臨界膠束濃度為4.1×10<'-5>mol／L，也比LAS低，且隨著NaCI濃度的增加而略有下降，比較N<,12>B和N<,16>B，由于C<,16>疏水基的異構(gòu)體使N<,12>B的臨界膠束濃度（cmc）和臨界膠束濃度時(shí)的表面張力（Ycmc）都低，由于增加了親水基團(tuán)使得N<,12>OB和N<,16>OB的

6、表面張力和臨界膠束濃度都要高于N<,12>B和N<,16>B。 5、利用紅外光譜研究了在不同pH值情況下的B螺環(huán)結(jié)構(gòu)和半極性鍵的存在形式，實(shí)驗(yàn)表明在pH小于7時(shí)，N<,x>B系列和N<,x>OB系列都不存在半極性鍵，但是B螺環(huán)結(jié)構(gòu)存在，在pH大于或等于7時(shí)，N<,x>B系列和N<,x>OB系列的半極性鍵和B螺環(huán)結(jié)構(gòu)都存在。 6、利用敞開法和飽和蒸氣法研究水樣穩(wěn)定性表明，含氮配位硼酸酯的水解穩(wěn)定性比普通硼酸酯要高，內(nèi)配位硼

7、酸酯的水解穩(wěn)定性與分子中N→B內(nèi)配位鍵的強(qiáng)度有關(guān)，隨著N原子連的烷基碳鏈的增長(zhǎng)而增強(qiáng)，比較N<,12>B和N<,12>OB，N<,16>B和N<,16>OB發(fā)現(xiàn)由于－N－CO－使B原子上的電子云密度降低，使水解穩(wěn)定性降低。 7、研究了N<,12>B與N<,16>B同LAS和CATB混合水溶液的cmc和γcmc結(jié)果對(duì)比，表明在0.1mol／L NaCl水溶液中n（N<,x>B）：n（LAS）=2:3時(shí)混合表面活性劑水溶液的體系cm

8、c最低，說明表面活性劑之間也存在強(qiáng)烈的相互作用，具有很好的復(fù)配效果，而且隨N<,x>B的增加cmc上升。n（N<,x>B）：n（CTAB）=1:0時(shí)，混合表面活性劑水溶液體系的cmc最低，說明表面活性劑之間也存在強(qiáng)烈的疏水作用，復(fù)配效果下降。運(yùn)用試差迭代法計(jì)算，表明N<,x>B為兩性偏陽(yáng)離子的表面活性劑。 8、利用N<,8>B作催化劑，將2，4-二羥基二苯甲酮及氯代正辛烷直接合成了2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮，在n（2，4-二

9、羥基二苯甲酮）：n（氯代正辛烷）等于1:1.05時(shí)，m（N<,8>B）／m（2,4-二羥基二苯甲酮）等于5％，反應(yīng)溫度155～160℃，反應(yīng)時(shí)間8h，ω（2-羥基4-甲氧基二苯甲酮）為98.5％，收率為92.3％。并利用<,1>HNMR、IR、元素分析表征了其結(jié)構(gòu)。 9、利用N<,8>B作催化劑合成了2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮，并利用<,1>HNMR,IR，元素分析表征了其結(jié)構(gòu)。應(yīng)用氣相色譜跟蹤檢測(cè)反應(yīng)進(jìn)行了工藝條件的優(yōu)化，確

10、定了最佳反應(yīng)條件：n（2，4-二羥基二苯甲酮）：n（硫酸二甲酯）為1:0.55時(shí)，m（N<,8>B）／m（2,4-二羥基二苯甲酮）為2％，反應(yīng)溫度70℃，反應(yīng)時(shí)間4h，ω（2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮）為98.8％，ω（2,4-二甲氧基二苯甲酮）小于0.8％以下，收率達(dá)94.6％。 10、N<,8>B、N<,12>B、N<,16>B、N<,12>OB和N<,16>OB都是優(yōu)良的抗靜電劑，硼系表面活性劑與PP的質(zhì)量比為3％添加于P