CN105435707A - 一种具有类似浊点现象的阳离子型双子表面活性剂及其构筑方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有类似浊点现象的阳离子型双子表面活性剂及其构筑方法。由长链烷基二甲基叔胺，优选十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺；和短链Bola型二元酸，优选丁二酸，顺式丁烯二酸，但不包括反式丁烯二酸，两部分原材料在水中50～60℃时在搅拌或超声下以反离子耦合方式构筑。本发明的构筑方法不需要复杂的合成与提纯过程，条件温和，温度低，构筑时间短，工艺简单，不需要高温高压设备，能耗低，很有工业化前景。

Description

一种具有类似浊点现象的阳离子型双子表面活性剂及其构筑方法
技术领域
本发明涉及表面活性剂化学领域，特别涉及一种具有类似浊点现象的阳离子型双子表面活性剂及其构筑方法。
背景技术
众所周知，具有聚氧乙烯链的非离子表面活性剂体系的胶束通常随温度升高而不断长大，在某一温度以上，体系中会发生因胶束大量聚集而分相的现象，其中一相为表面活性剂富集相，这一温度被称为“浊点”。浊点产生的主要原因是升温过程聚氧乙烯链与水分子之间的氢键不断被破坏，导致胶束间的吸引作用增强从而产生聚集分相。而在离子型表面活性剂水溶液中，温度升高通常导致聚集体尺寸减小，并不能出现“浊点”现象。近年来的研究(J.Phys.Chem.,1989,93:7441；J.Phys.Chem.B,2005,109:5237；Langmuir,2004,20:1579)发现只有在大疏水性反离子或外加浓度很高的疏水电解质(>2mol/L)存在下一些离子型单链普通表面活性剂体系或阴阳离子表面活性剂混合体系才能发生类似“浊点”的现象。在表面活性剂的发展历史中通过化学键将两个或两个以上的同一或几乎同一的表面活性剂单体，在亲水头基或靠近亲水头基附近用联接基团将这两亲成份联接在一起，形成的一种表面活性剂称为双子(Gemini)表面活性剂，开拓了表面活性剂的新研究热点。
然而迄今为止所合成的离子型双子表面活性剂在无添加剂的情况下均不能出现这样的类似“浊点”现象，仅有文献(《中国化学会第十三届胶体与界面化学会议论文摘要集》2011年，95页)提到在添加Bu4NBr条件下，阴离子Gemini表面活性剂C12φC12体系具有浊点现象。因此本发明试图在无添加剂的情况下利用反离子耦合方式构筑一种具有类似浊点现象的阳离子型双子表面活性剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有类似浊点现象的阳离子型双子表面活性剂。本发明的另一目的在于提供上述阳离子型双子表面活性剂的构筑方法。
本发明的具有类似浊点现象的阳离子型双子表面活性剂由长链烷基二甲基叔胺和短链Bola型二元酸两部分原材料构筑。其中长链烷基二甲基叔胺主要包括十烷基二甲基叔胺、十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺、十八烷基二甲基叔胺、二十烷基二甲基叔胺、二十二烷基二甲基叔胺，优选十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺；短链Bola型二元酸主要指四碳二元酸，包括丁二酸、丁烯二酸以及各种单或双取代丁二酸，优选丁二酸(琥珀酸)，顺式丁烯二酸(马来酸)，不包括反式丁烯二酸(富马酸)。
具体构筑方法为：
将短链Bola型四碳二元酸溶于水中，加热至50～60℃，在搅拌或超声下逐步加入长链烷基二甲基叔胺，搅拌均匀，维持恒温1小时以上，完成类似酸碱中和反应，以反离子耦合方式构筑出一定浓度的外观上透明的具有类似浊点现象的阳离子型双子表面活性剂。控制长链烷基二甲基叔胺与短链Bola型四碳二元酸的摩尔比为1～2:1，优选2:1；所用水为阳离子型双子表面活性剂质量的10～10000倍。
与传统的单链阳离子表面活性剂、以共价键连接的阳离子型双子表面活性剂不同，本发明的具有类似浊点现象的阳离子型双子表面活性剂的构筑不需要复杂的合成与提纯过程，条件温和，温度低，构筑时间短，工艺简单，不需要高温高压设备，能耗低，很有工业化前景。
具体实施方式
以下通过实施例来具体说明本发明，但本发明不受这些所限。
实施例1
将0.01摩尔的马来酸加入到装有100mL去离子水的250mL反应釜中，在搅拌下加热至50℃使其溶解后再逐滴加入0.02摩尔的十六烷基二甲基叔胺，搅拌下维持恒温3小时，在外观上溶液表现为完全透明，说明类似酸碱中和反应已逐渐完成，这样就以反离子耦合方式构筑出浓度为0.1mol/L的具有类似浊点现象的阳离子型双子表面活性剂16-MA-16。
实施例2
参照实施例1中的构筑方法和步骤，不同的是0.005摩尔的琥珀酸加入到装有100mL去离子水的250mL反应釜中，在搅拌下加热至55℃使其溶解后再逐滴加入0.01摩尔的十四烷基二甲基叔胺，超声下维持55℃恒温4小时，在外观上溶液表现为完全透明，说明类似酸碱中和反应已逐渐完成，这样就以反离子耦合方式构筑出浓度为0.05mol/L的具有类似浊点现象的阳离子型双子表面活性剂14-SA-14。
实施例3
将按照实施例1与实施例2中的方法得到的阳离子型双子表面活性剂16-MA-16和14-SA-14分别配制成浓度为1×10-4mol/L、2×10-4mol/L、3×10-4mol/L、4×10-4mol/L、5×10-4mol/L、6×10-4mol/L、7×10-4mol/L、8×10-4mol/L、9×10-4mol/L、1×10-3mol/L的溶液，(1)通过测量不同温度下浊度来确定各自的浊点，结果如下表：
(2)在30℃下用悬滴法分别测定实施例1与实施例2中的方法得到的阳离子型双子表面活性剂16-MA-16和14-SA-14的表面张力和临界胶束浓度。16-MA-16的临界胶束浓度为5.6×10-4mol/L，最低表面张力27.5mN/m；14-SA-14的临界胶束浓度为6.1×10-4mol/L，最低表面张力28.4mN/m。
实施例4
参照实施例1中的构筑方法和步骤，不同的是0.001摩尔的富马酸加入到装有100mL去离子水的250mL反应釜中，在搅拌下加热至60℃使其溶解后再逐滴加入0.002摩尔的十四烷基二甲基叔胺，搅拌下维持60℃恒温6小时，在外观上溶液表现为完全透明，说明类似酸碱中和反应已逐渐完成，这样就以反离子耦合方式构筑出浓度为0.01mol/L的阳离子型双子表面活性剂14-FA-14。在30℃下用悬滴法测定得到14-FA-14的临界胶束浓度为6.8×10-4mol/L，最低表面张力29.8mN/m，具有表面活性，但没有类似的浊点现象。

Claims (2)

1.一种具有类似浊点现象的阳离子型双子表面活性剂及其构筑方法，其特征在于由长链烷基二甲基叔胺，优选十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺；和短链Bola型二元酸，优选丁二酸，顺式丁烯二酸，但不包括反式丁烯二酸两部分原材料构筑。
2.如权利要求1所述具有类似浊点现象的阳离子型双子表面活性剂所用的长链烷基二甲基叔胺与短链Bola型四碳二元酸的摩尔比为1～2:1，优选2:1；所用水为阳离子型双子表面活性剂质量的10～10000倍。
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