新型表面活性剂
1.2.3 应用领域和性能: 这种表面活性剂具有高表面活性、高化学稳定性、高热稳
定性、既憎水又憎油,适用于强酸性环境并且不易受盐度环境的 干扰,加盐还能明显改善表面活性剂的性能、降低该表面活性剂 的 CMC。该氟表面活性剂由于氟碳链短,可避免其对环境的有 害影响,从而作为全氟辛基磺酸或全氟辛酸类衍生氟表面活性剂 的替代品。这种物质由于碳氟链短但是表面活性高,所以符合当 今氟表面活性剂的发展方向。
2 阴离子表面活性剂
这类表面活性剂起表面活性作用的部分是阴离子。
2.1高级脂肪酸盐
①系肥皂类,通式:(RCOO-)nMn+,如硬脂酸钠、镁等。 ②分类:一价金属皂(钾、钠皂);二价或多价皂(铅、钙、
铝皂);有机胺皂(三乙醇胺皂)。 ③性质:具有良好的乳化能力,易被酸及多价盐破坏,电
解质使之盐析。 ④应用:具有一定的刺激性,只供外用。
1.1.3 合成路线
三聚氯氰作为一种有机中间体在农药、染料等领域有着广泛的应 用,分子中的三个氯原子具有较高的反应活性,可以与羟基、氨基等 含活泼氢化合物发生反应。而且通过调节反应温度和pH值可以控制 三个氯原子的反应程度,实现逐步取代, 通过三聚氰胺这一特性将 三聚氯氢和长碳链脂肪胺反应制备单疏水链段,然后再与乙二胺反应 制备Gemini疏水链段,最后再与N,N-二甲基-1,3-丙二胺和苄基氯反 应制得阳离子Gemini表面活性剂。
合成路线
3.2 新型咪唑啉型两性表面活性剂
该表面活性剂是一种新型的咪唑啉两性表面活 性剂,其原料易得,合成工艺简单,操作方便。由 测试结果可看出,该表面活性剂具有较高的表面活 性和较好的润湿能力,是一种性能良好的水溶性表 面活性剂。
把制得的该表面活性剂用于皮革加脂剂中,可 使皮革丰满、柔软,初步显示出其良好的应用性能, 但还有待进一步开发研究。
(2)溴代烷基十二烷基二甲基溴化铵(12-n-Br)的合成
在三颈烧瓶中加入RNMe210.6g(50mm0L),乙腈60mL,N2保护, 搅拌下于35℃一45℃滴加l,3一二溴丙烷3.04g(15 mmoL,约1.5h), 回流反应15h-18h。冷却,蒸除溶剂,用乙醚(或丙酮)沉淀,过滤, 滤饼干燥得白色粉末溴代丙基十二烷基二甲基溴化铵(12-3-Br)。用类 似方法合成白色粉末溴代丁基十二烷基二甲基溴化铵(12-4-Br)和溴代 己基十二烷基二甲基溴化铵(12-6-Br)。
1.2.1合成原料 全氟丁基磺酰氟与 N,N' - 二甲基 -1,3 - 丙二胺为原料,合成
全氟丁基磺酰胺,再与烷基二溴季铵盐化,成功得到了 4 种全氟丁基 型阳离子表面活性剂。 1.2.2 合成路线
以短碳链的全氟丁基磺酰氟为原料,与 N,N' -二甲基 -1,3 - 丙二胺反应得到全氟丁基磺酰胺,再与烷基二溴季铵盐化,得到 双子型阳离子表面活性剂。其合成工艺如下:
1.1.4应用领域和性能 Gemini表面活性剂是指一类分子中含有两个或两个以上亲水亲油基
团的表面活性剂。从分子结构上看,Gemini表面活性剂相似于两个单链 表面活性剂的聚结,故又称为“二聚表面活性剂”或“孪连型表面活性 剂” 。与传统表面活性剂相比,Gemini表面活性剂具有优良的水溶性、 润湿性、钙皂分散性和更低的临界胶束浓度。阳离子Gemini表面活性剂 作为双子表面活性剂的重要组成之一,目前主要是含氮型双季铵盐型的 Gemini表面活性剂,因其卓越的吸附性能,独特的聚集行为和特殊的聚 集体结构,引起了科研工作者的广泛关注。
4.3 固醇衍生类非离子表面活性剂
植物固醇具有消炎和止痒两种功效。因为固醇对 皮肤无毒, 生物亲和性好。聚氧乙烯胆固醇表面活性剂 能减少人体对胆固醇的吸收, 但不影响体重, 也不影响脂 肪酸的排泄。来源于妥尔油的谷固醇也有同样的效果, 把它添加到食物中时能减少血液中胆固醇的含量。这类 表面活性剂的毒性非常低, 对皮肤无刺激或仅有轻微刺 激, 特别对眼睛无刺激。因固醇表面活性剂足够的安全 性及对皮肤有益的生物活性, 使其主要用于个人保护用 品、化妆品、沐浴剂、头发调理剂中, 也可用于医药中。
1.3.三聚阳离子表面活性剂的合成
1.3.1合成原料
以价廉易得的甲胺盐酸盐和溴代烷(1,3.二溴丙烷,1,4-二溴 丁 烷和1,6一二溴己烷)为原料,采用分步法成功制得一系列三个 头基和三条疏水尾基三聚季铵盐阳离子表面活性剂12-n-12-n-12·3Br– (n=3,4,6)。
1.3.2合成路线
三聚阳离子表面活性剂12-n-12-n-12·3Br–(n=3,4,6)d的合成方程式
1.3.3应用领域及性能 同双子(二聚)表面活性剂相比,三聚表面活性剂具有更加优异的性能(1)
更高的表面活性;(2)更低的临界胶束浓度(CMC);(3)更低的Kraffle点;(4) 与其它表面活性剂具有更好的配伍性能,能产生更好的协同效应;(5)具有 良好的钙皂分散性能;(6)具有更好的润湿性能等。但是三聚表面活性剂的 合成较为困难,且操作繁琐,耗时较长,收率很低。
随着疏水碳链长度的增长,对应产物的CMC逐渐降低,说明随着 碳链长度的增长,表面活性剂的疏水作用增加,更易在溶液中形成胶束。 由于QAS Cn-2-Cn中N原子的三角锥型结构,导致两条疏水链不平行, 这就使分子间两条疏水链之间的相互作用增强,导致其在界面层形成一 层膜。
1.2 全氟丁基阳离子表面活性剂的合成与表面性能
表面活性剂
1阳离子表面活性剂
1.1 阳离子Gemini表面活性剂(QAS Cn--Cn)
1.1.1 合成原料 以脂肪胺、三聚氯氰、乙二胺、N,N–二甲基–1,3–丙二胺
和氯化苄为原料合成了三种不同碳链长度(n=6、8、12)的阳离 子Gemini表面活性剂(QAS Cn-2-Cn) 分子结构 以脂肪胺、三聚氯氰、乙二胺、N,N–二甲基–1,3– 丙二胺和氯化苄为原料合成了三种不同碳链长度(n=6、8、12) 的阳离子Gemini表面活性剂(QAS Cn-2-Cn) 1.1.2 分子结构
合成路线
4 非离子表面活性剂
4.1 烷基多苷型非离子表面活性剂(APG)
APG有许多卓越的性能, 除具有优良的表面活性、泡 沫力、润湿力、洗涤力等众所周知的功能特性外, 它还具 有优良的温和性和高度的生物降解性。
APG有保护皮肤和头发的作用,主要用于个人护理用品 配方中, 如香波、浴液和头发调理剂等。APG的性能也适 合配制硬表面清洗剂和洗衣用洗涤剂。C12-C14烷基多苷 在一些特殊配方, 特别是微乳状液中作乳化剂,C16-C18 APG与脂肪醇掺和在O/W乳化体中有自乳化作用。APG有很 好的润湿和渗透性质,它是非离子表面活性剂,对高浓度电 解质不敏感, 并且APG 与聚氧乙烯型非离子表面活性剂不 同的是它没有浊点, 因此适合农业应用。
④应用:代替肥皂洗涤皮肤;有一定刺激:脂肪族磺酸化物 R·SO3-M+ 和烷基芳基磺酸化物 RC6H5SO3-M+
②分类:脂肪族磺酸化物,如二辛基琥珀酸磺酸钠(阿洛 索-OT)、二己基琥珀酸磺酸钠;烷基芳基磺酸化物, 如十二烷基苯磺酸钠(常用洗涤剂);胆酸盐,如牛磺 胆酸钠、甘胆酸钠。
(1)N-甲基十二胺(RNHMe)的合成
在三颈烧瓶中加入甲胺盐酸盐33.5g(500mmoL),按n(甲胺盐酸盐): n(Na0H)=2:1加入NaOH,异丙醇200mL,搅拌下回流反应,析出大 量胺后开始滴加n-溴代十二烷[n(甲胺盐酸盐):n(n一溴代十二烷)=1: 5-1:8],滴毕,回流反应15h—18 h。蒸除异丙醇,冷却至室温,搅 拌下用5mol·L。1NaOH溶液中和至白色沉淀完全消失;分液,水相 用二氯乙烷(3-6×20mL)萃取,合并有机相,用无水MgSO4。干燥, 旋干溶剂,减压蒸馏收集馏分得无色油状液体RNHMe。
(3)12-n-12-n-12·3Br–的合成
三颈烧瓶中加入RNHMe2.0g(10mmmoL),异丙醇20mL, NaOH(或Na2C03)10nunol,N2保护,回流状态下边搅拌边滴加12-nBr8.7g(21mmoL)的异丙醇(20mL)溶液(约2h-3h),回流反应3d。冷却, 蒸除溶剂,用丙酮沉淀,过滤,滤饼用热丙酮洗涤两次,干燥得白色 粉末12-n-12-n-12·3Br–。
3 两性表面活性剂
3.1 去氢枞酸甜菜碱类两性表面活性剂
松香是自然界极其丰富的可再生的林产化工资 源,以从岐化松香中提取的去氢枞酸为原料,合成 了N-(3-去氢枞酰氧基-2-羟基)丙基-N,N-二甲基羧 甲基甜菜碱和N-(3-去氢枞酰氧基-2-羟幕)丙摹-N, N-二甲基(2-羟基)磺丙基甜菜碱这两种甜菜碱类两性 表面活性剂在相当宽的pH值范围内均有良好的表面 活性,同时具有复配性好、毒性低、刺激小、生物 降解度高等优点。
2.2 硫酸化物:
①通式:R·O·SO3-M+硫酸化油,高级脂肪醇硫酸酯类。 ②分类:硫酸化油,如硫酸化蓖麻油,俗称土耳其红油;
高级脂肪醇硫酸酯,如十二烷基硫酸钠(SDS),又 称月桂醇硫酸钠(SLS)。
③性质:可与水混溶,为无刺激的去污剂和润湿剂;乳 化性很强,稳定、耐酸、钙,易与一些高分子阳离子 药物发生作用产生沉淀。
谢 谢!
4.2 N-烷酰基-N-甲基葡萄糖胺(MeGA)
N- 烷酰基- N- 甲基葡萄糖胺有极好的表面活性, 可用于重垢液体洗涤剂中代替LAS 和AE,MeGA 与 AES 复配使用有非常好的效果。
MeGA-12的合成分成两步进行。第一步是甲胺与葡萄糖 的醛基进行还原性烷基化反应。该反应也可用由谷物淀粉得 到的葡萄糖浆代替葡萄糖, 用阮莱镍作催化剂进行氢化反应。 第二步反应是仲胺基多元醇与月桂酸甲酯进行酰化反应, 将 副产物甲醇不断蒸出, 生成五羟基酰胺, 如图所示。
③性质:水溶性及耐酸、耐钙、镁盐性比硫酸化物差,但 不易水解。
④应用: 用作胃肠脂肪的乳化剂和单脂肪酸甘油酸的增 溶剂;较好的洗涤剂。
十二烷基苯磺酸钠
分子结构: