带有疏水长链表面活性剂-EMAA的合成及溶液性质研究

【摘要】表面活性剂(surfactant)因其具有固定的亲水、亲油基团,在溶液的界面能定向排列,使溶液体系的界面状态发生明显变化,广泛应用于精细化工、金属处理、工业清洗、石油开采、农药和日用化工等领域。研究和开发新的表面活性剂具有重要的理论意义和实际价值。本论文研究了带有疏水长链的表面活性剂—2-(N-芥酰-N-甲基胺基)乙酸盐(EMAA)的合成,以芥酸和肌氨酸为原料,合成过程简单、经济,反应条件温和,转化率高。采用核磁氢谱、碳谱、红外光谱、元素分析和流变仪等对产物结构和溶液性能进行了表征。结果表明：EMAA分子存在两个顺反异构体,反式与顺式体的摩尔比为5：1,其中反式结构更有利于溶液形成胶束。EMAA的临界胶束浓度(cmc)为5.6×10-2mmolL-1,比SDS低两个数量级,说明EMAA具有很强的表面活性和形成胶束的能力。EMAA溶液粘度会随EMAA浓度上升而增加,随温度上升而下降。加入KCl盐,50.0mmolL-1的EMAA溶液粘度先上升后下降,在KCl比例为7%时,溶液粘度达到最大,达1000.0Pa·s。EMAA在溶液中可形成蠕虫状胶束,其溶液具有很高的粘弹性,能够倒立承受自身重量,达到了凝胶的强度标准。另外研究了EMAA溶液pH值的响应性及其对胶束形态影响,在pH值为6.5时形成了囊泡,并伴有很强烈的泛蓝光现象,聚集体尺寸在67.0nm左右。碱性增大时溶液粘度增大,酸性增大时溶液粘度减小并变得混浊,pH值降低到3.0附近时会从溶液中析出白色固体。EMAA与油酸钾和2-(N-油酰-N-甲基胺基)乙酸盐(OMAA)的溶液性质进行比较,结果表明疏水尾链的长度对表面活性剂溶液的流变性能有很大影响,对溶液的耐温性影响不大。研究了不同种类的盐对EMAA溶液粘度的影响,当KCl、NaCl及Na2CO3盐浓度(质量比)分别为3%、2%、2%时,30.0mmolL-1的EMAA溶液粘度达最大,其值分别为600.0Pa-s、27.5Pa-s和70.0Pa·s。CaCl2加入到溶液中会形成白色沉淀,无增粘效果。有机盐四甲基乙二胺与EMAA摩尔比1：2的溶液在EMAA溶解过程中,粘度经历先增大后减小的过程,完全溶解时形成囊泡。通过不同盐的对比,KC1具有最好的反离子效果。
【作者】姚闰崇；
【导师】钱家盛；
【作者基本信息】安徽大学，化学工程，2014，硕士
【关键词】芥酸；肌氨酸；阴离子表面活性剂；蠕虫状胶束；超长疏水链；

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