【摘 要】
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Gemini表面活性剂具有不同于传统单链表面活性剂的特殊结构以及表现出来的优异性能,使其成为表面活性剂领域的研究热点。本研究从绿色化学的角度出发,以酒石酸、不同链长的高级脂肪胺和1,3-丙磺酸内酯为原料,采用三步法合成了三种酒石酸酰胺磺酸盐Gemini表面活性剂（分别简称TAS-8、TAS-10、TAS-12）,引入的磺酸基和酰胺基使其在环境中更容易降解。以左旋酒石酸和无水乙醇为原料,合成酒石酸二
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Gemini表面活性剂具有不同于传统单链表面活性剂的特殊结构以及表现出来的优异性能,使其成为表面活性剂领域的研究热点。本研究从绿色化学的角度出发,以酒石酸、不同链长的高级脂肪胺和1,3-丙磺酸内酯为原料,采用三步法合成了三种酒石酸酰胺磺酸盐Gemini表面活性剂（分别简称TAS-8、TAS-10、TAS-12）,引入的磺酸基和酰胺基使其在环境中更容易降解。以左旋酒石酸和无水乙醇为原料,合成酒石酸二乙酯,再以酒石酸二乙酯与不同碳链长度的高级脂肪胺反应,合成不同碳链长度的中间体酒石酸脂肪酰胺（TA）,TA与1,3-丙磺酸内酯反应,生成不同链长的目标产物酒石酸酰胺磺酸盐Gemini表面活性剂TAS-8、TAS-10和TAS-12。对以上三个合成步骤的工艺条件进行优化,以FTIR、~1H-NMR、13C-NMR和MS对各阶段生成物的化学结构作表征。用反应收率为主要评价指标,得出各阶段生成物的较佳合成工艺。对Gemini表面活性TAS系列的基本性质和应用性能包括静态表面张力、动态表张力、临界胶束浓度、胶束粒径及胶束形态和润湿性、泡沫性及乳化性等进行研究,并与商品单链表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）作比较。发现酒石酸酰胺磺酸盐型Gemini表面活性剂比SDS有着更低的静态表面张力、动态表面张力和临界胶束浓度。表面张力法测得TAS-8、TAS-10、TAS-12的临界胶束浓度（CMC）和γcmc分别为0.097、0.083、0.063mmol/L和33.51m N/m、32.11m N/m、30.30m N/m;SDS的CMC为7.18mmol/L,γcmc为34.44m N/m。TAS的临界胶束浓度比SDS的低1-2个数量级,TAS的表面活性随疏水基链长增加而增强,都比SDS高。采用动态光散射技术测定浓度为7.5mmol/L的TAS-8、TAS-10和TAS-12的胶束粒径分别为4850nm、5095nm和5145nm。采用冷冻透射电子显微镜观察浓度为0.5mmol/L的TAS-10溶液形成的胶束形态为蠕虫状和囊泡状。根据表面活性剂聚集体缔合结构的流变性质与聚集体的微观结构及其内部基团间的相互作用,推测TAS可能具有较高的粘弹性。TAS系列表面活性剂,当连接基和亲水基相同时,疏水基链长增加,表面张力和CMC均下降,表面活性增强。相同浓度下,碳链越长,胶束粒径越大。碳链越长,润湿性和起泡稳泡性越好,乳化性增强。由于TAS系列Gemini表面活性剂的特殊结构,使其具有更高的表面活性,表现出比单子表面活性剂SDS更低的表面张力,更优异的泡沫性和乳化性,但因TAS的分子结构较SDS大,润湿性略差于SDS。TAS系列Gemini表面活性剂的合成工艺较简单,容易操作,所选原料成本较低,应用性能优良,根据其结构推测在环境中易于降解,因此该类型表面活性剂有一定应用前景。
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