2,3-二(硬脂酰氧基)-丙基三甲基季铵盐的合成与应用性能研究

来源 :中国日用化学工业研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:skykoo
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酯基季铵盐作为一种生物降解性优良的阳离子表面活性剂,已广泛用于纺织、印染、皮革、合成纤维、造纸和机械行业等领域,是目前“绿色柔软剂”的典型代表。目前广泛使用的酯基季铵盐是三乙醇胺酯季铵盐(EQDMS),三乙醇胺酯季铵盐是一种单、双、三酯季铵盐的混合物,在酯基季铵盐中双酯季铵盐的性能最好,三酯季铵盐的存在会大大降低其各方面的性能,所以很有必要合成一种双酯含量高,且不含有三酯的酯基季铵盐来替代三乙醇胺酯季铵盐。2,3-二(硬脂酰氧基)-丙基三甲基胺季铵盐是一种典型的双酯基季铵盐(DMAPDEQDMS),其合成原料3-二甲胺基-1,2-丙二醇,是甘油的衍生物。随着生物柴油的迅猛发展,目前国际上甘油的产量增长迅速,因此研究开发以甘油衍生物为原料的表面活性剂产品具有很好的市场前景。   本论文主要对,3-二(硬脂酰氧基)-丙基三甲基胺季铵盐的合成过程及其柔软性、抗静电性、对织物白度的影响、生物降解性等性能进行了研究。   2,3-二(硬脂酰氧基)-丙基三甲基季铵盐的合成过程分为两步:第一步为硬脂酸和3-二甲胺基-1,2-丙二醇进行酯胺化反应,生成酯胺的过程;第二步为酯胺和季铵化剂(如硫酸二甲酯)进行季铵化反应,生成阳离子季铵盐的过程。   论文首先对酯胺化的催化剂进行了筛选,确定了亚磷酸为酯胺化反应的最佳催化剂,并确定了其用量为ω(催化剂)=0.3%。然后利用正交实验的方法考察了反应物摩尔比、反应温度、反应时间对酯胺化反应的影响,并通过IR和1H-NMR对酯胺产品的结构进行了表征。结果表明反应物的摩尔比是影响反应最大的因素,其次是反应温度,反应时间对反应的影响很小。最终确定优化的反应条件为:反应温度190℃,反应物摩尔比1.8:1,反应时间为8 h。   在第二步季铵化反应过程中,考察了反应物摩尔比、反应温度等因素对季铵化反应的影响,确定了酯胺与硫酸二甲酯反应的优化反应条件为:n(硫酸二甲酯):n(酯胺)=0.99:1;反应温度为70℃,加料时间为50 min;碳酸二甲酯与酯胺反应的优化反应条件为:n(碳酸二甲酯):n(酯胺)=10:1;反应温度为90℃,溶剂甲醇的量为10%。   通过对DMAPDEQDMS,EQDMS和常用柔软剂双十八烷基二甲基氯化铵(D1821)在柔软性、抗静电性、对织物白度的影响、生物降解性等方面的对比研究,认为DMAPDEQDMS的生物降解性、抗静电性、对织物白度的影响均优于D1821,其柔软性和D1821相当; DMAPDEQDMS的柔软性比EQDMS的柔软性要好,其抗静电性、对织物白度的影响、再润湿力与EQDMS基本相当。结果表明DMAPDEQDMS是一种可替代D1821和EQDMS的性能优良的新型柔软剂。
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