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本文通过大量参考文献及实验数据,对醇醚型季铵盐阳离子表面活性剂及新型醚-酯季铵盐阳离子表面活性剂作了详细论述。醇醚型季铵盐表面活性剂是在原有长链烷基季铵盐结构的基础上引入醚键及醇羟基,使该表面活性剂除了具有柔软、抗静电、乳化、消毒杀菌等多种性能外,还具有高水溶性、高表面活性等特点。结构及性质上的独到之处,使其能在洗涤、纺织、油田、矿物浮选、造纸等多个行业得以应用。
将醇醚季铵盐中的醇羟基酯化后便得到新型双长链醚-酯型季铵盐,双长链烷基进一步增大了表面活性剂的柔软性、抗静电性及乳化力等性能,酯基结构由于其较好的生物降解性和对水生物无毒性的特点成为环境友好型表面活性剂开发的重点。以这两种结构为基础合成的新型醚-酯季铵盐阳离子表面活性剂必定应用价值高、市场前景广阔。
本文以环氧氯丙烷(ECH)、三乙胺盐酸盐(triethylamine hydrochloride THC)、脂肪醇等为原料先合成出醇醚型季铵盐阳离子表面活性剂3-十四烷氧基-2-羟基丙基三乙基氯化铵(3-tetradecyl alkoxy-2-hydroxy propyl triethyl ammonium chloride THTAC)。进一步与硬脂酰氯反应合成出醚酯型季铵盐阳离子表面活性剂3-十四烷氧基-2-硬脂酰氧基丙基三乙基氯化铵(3-tetradecyl alkoxy-2-stearoyl oxy propyl triethyl ammonium chloride TSTAC)。
3-十四烷氧基-2-羟基丙基三乙基氯化铵(THTAC)是一种典型的阳离子醇醚型表面活性剂,可广泛应用于纺织、造纸、环境保护等众多领域。本文通过两种路线对其合成方法进行了研究。
第一种合成方法:以十四醇、环氧氯丙烷及氢氧化钠为原料在相转移催化条件下反应得到中间体十四烷基缩水甘油醚(tetradecyl glycidyl etherTGE),最佳反应条件为:n(C14H29OH):n(ECH):n(NaOH)=1:2:1.2,反应时间4h,反应温度50℃。经此条件下处理后,中间体TGE收率可达到86.9%。以该中间体为原料和三乙胺盐酸盐(THC)进一步反应后得到3-十四烷氧基-2-羟基丙基三乙基氯化铵(THTAC)。最佳反应条件为:n(TGE):n(THC)=1:1,反应温度30℃,反应时间3.5h,此条件下终产物收率可达89.7%。
第二种合成方法:先用三乙胺盐酸盐(THC)与环氧氯丙烷反应得到醚化剂3-氯-2-羟丙基三乙基氯化铵(3-chloro-2-hydroxy-propyl triethylammonium chloride CTA)。醚化剂CTA的最佳合成条件:n(ECH):n(THC)=1:1,pH=9,反应温度35℃,反应时间4h,在此条件下测定产物CTA产率为88.9%。之后继续与十四醇钠反应,得到醇醚型阳离子季铵盐表面活性剂3-十四烷氧基-2-羟基丙基三乙基氯化铵,较优反应条件为:四氢呋喃为溶剂,n(C14H29OH):n(CTA)=1:1,反应温度60℃,反应时间6h,产率达到92.2%。
用上述醇醚型季铵盐阳离子表面活性剂3-十四烷氧基-2-羟基丙基三乙基氯化铵(THTAC)为原料进一步与硬脂酰氯反应后得到醚-酯型阳离子表面活性剂3-十四烷氧基-2-硬脂酰氧基丙基三乙基氯化铵(TSTAC),通过正交试验确定最佳合成条件为:1,4二氧六环为溶剂,n(THTAC):n(硬脂酰氯):n(吡啶)=1:1:1,回流加热反应3h,TSTAC收率为93.5%。
3-十四烷氧基-2-硬脂酰氧基丙基三乙基氯化铵(TSTAC),可应用在纺织工业,作为织物的柔软整理剂,来代替传统的难生物降解的表面活性剂型柔软剂,并且能改善双酯型结构的不稳定性。
分别采用红外、氢核磁及元素分析等手段对醇醚型表面活性剂3-十四烷氧基-2-羟基丙基三乙基氯化铵(THTAC)及醚-酯型季铵盐表面活性剂3-十四烷氧基-2-十八酰氧基丙基三乙基氯化铵(TSTAC)做表征;对两种物质的表面活性、发泡力及稳泡性能、乳化性能等做了测定;对3-十四烷氧基-2-羟基丙基三乙基氯化铵(THTAC)在相转移催化剂方面的应用,3-十四烷氧基-2-十八酰氧基丙基三乙基氯化铵(TSTAC)在纺织柔软整理剂方面的应用进行了研究。