具有不同反离子的双癸基二甲基季铵盐性能研究

摘要

阳离子表面活性剂在表面活性剂的总产量中占有量较少，但产品种类多达上千种，广泛应用于建筑、石油开采、采矿、印染、日用化工等领域。常用季铵盐表面活性剂的反离子一般为Cl-、Br-、I-、CH3SO4-等，这是由于脂肪胺生成季铵盐使用的季铵化试剂主要为氯甲烷、苄氯、溴甲烷、碘甲烷和硫酸二甲酯。由于受可选择季铵化试剂种类的限制，使得季铵盐反离子的多样性较少，同时由于这些季铵化本身的毒性又对操作者身体、产品和环境等造成一定的影响。因此，探索寻求绿色无毒的季铵化试剂成为科研人员重点研究的方向。碳酸二甲酯(DMC)作为一种绿色无毒的季铵化试剂，随着其合成工艺的成熟，成为目前研究的热点。将DMC与脂肪胺反应可合成甲基碳酸酯季铵盐，甲基碳酸酯季铵盐可与不同类型的酸反应制备其它类型反离子季铵盐，该方法有效的拓展了季铵盐的种类。为探索不同反离子对季铵盐物理化学及应用性能的影响，并将其实际应用，本论文选用双癸基甲基叔胺为原料，DMC为甲基化试剂，并与相应酸进行反应制备不同反离子季铵盐，通过对不同反离子季铵盐的物化性能和应用性能的考察，并尝试将其应用到杀菌剂配方中。
　　本论文以双癸基甲基叔胺、DMC和相应酸为原料，合成了10种不同反离子双癸基季铵盐，通过红外光谱和核磁共振分析了合成季铵盐的结构。结果表明实验合成了反离子为HCOO、CnH2n+1COO(n=1，2，3，5，7，9，11)、Cl、NO3的双癸基二甲基季铵盐。
　　本论文测定了合成的10种新型反离子双癸基季铵盐表面活性剂溶液的表面活性、泡沫性能、乳化性能、润湿性能和抑菌性能。实验结果表明用吊环法和悬滴法测定反离子为有机碳链的双癸基季铵盐表面活性剂的表面张力，两种测试方法测得的临晃胶束浓度(CMC)和表面张力差别较小。反离子为无机离子或有机碳链长度小于6时，反离子对双癸基季铵盐表面活性剂的CMC影响较小;当反离子碳链长度为大于6的有机长碳链时，对季铵盐表面活性剂的CMC影响较大。
　　由于反离子的不同，双癸基季铵盐的泡沫性能有很大的不同。双癸基二甲基硝酸铵(DDAN)的泡沫性能（起泡性能和稳泡性能）比常用双癸基二甲基氯化铵(DDAC)的泡沫性能（起泡性能和稳泡性能）好，季铵盐表面活性剂的起泡性能和稳泡性能随着反离子羧酸根碳链长度的增加表现出先增大后减小的趋势，表明可通过改变季铵盐反离子的结构对其泡沫性能进行调控。
　　DDAN乳化煤油的能力比DDAC乳化煤油的能力强，双癸基季铵盐乳化煤油的能力随着反离子有机羧酸根碳链长度的增加先升高后降低，双癸基二甲基己酸铵的乳化能力最强。
　　DDAN的润湿性能比DDAC的润湿性能好，反离子为羧酸根的双癸基季铵盐，其润湿性能随着羧酸根碳链长度的增大而逐渐增强。
　　合成的10种双癸基季铵盐表面活性剂对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均有较好的抑制作用。
　　选取上述双癸基季铵盐表面活性剂中反离子为甲酸根的季铵盐(DDAF)与温和、安全的脂肪醇醚羧酸盐(AEC-9Na)进行复配，研究了复配体系的表面张力和应用性能。结果表明，混合体系在表面张力、乳化性能和润湿性能方面均有协同作用。与单一表面活性剂溶液DDAF相比，混合体系的起泡性能更高，稳泡性能更低。将AEC-9Na/DDAF复配溶液用于低泡体系（如机洗）具有一定的实际应用价值。
　　AEC-9Na(质量浓度为16％)和DDAF(质量浓度为0.8％)复配体系同时具有良好的去污效果和抑菌性能，复配结果可为开发具有消杀功能的液体洗涤剂提供一定的数据支持。
　　抑菌洗手液作为一种日常用品，不仅有清洁手部皮肤的作用，同时还能抑制细菌的生长。将DDAF作为消杀物质用于洗手液配方，表面活性剂组分为BS-12(2.0％)、APG(3.0％)、AEO(1.0％)、6501(3.0％)、DDAF(0.2％)，辅以增稠、保湿物质等配制的洗手液综合感官质量较佳。该洗手液样品的稳定性较好，对皮肤无刺激，抑菌性能达到了GB19877.1-2005关于洗手液抑菌率不低于50％的要求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 阳离子表面活性剂的发展

1．3 季铵盐阳离子表面活性剂的分类

1．4 季铵盐表面活性剂作为消杀剂的研究进展

1．5 季铵盐表面活性剂在消毒杀菌领域的应用

1．5．1 在油田中的应用

1．5．2 在工业用水中的应用

1．5．3 在水产养殖中的应用

1．5．4 在造纸工业中的应用

1．6 不同反离子季铵盐表面活性剂的研究进展

1．7 不同反离子季铵盐表面活性剂的物化性能和应用性能

1．7．1 物化性能

1．7．2 应用性能

1．8 选题背景

1．9 研究内容

参考文献

第二章 新型反离子双癸基季铵盐的合成

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂及仪器

2．2．2 合成步骤

2．3 结果与讨论

2．3．1 红外光谱(IR)分析

2．3．2 核磁氢谱(1H-NMR)分析

2．4 结论

参考文献

第三章 新型反离子双癸基季铵盐的物化性能和应用性能研究

3．1 引言

3．2 实验试剂及仪器

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验仪器

3．3 实验方法

3．3．1 表面活性

3．3．2 泡沫性能

3．3．3 乳化性能

3．3．4 润湿性能

3．3．5 抑菌性能

3．4 结果与讨论

3．4．1 表面活性

3．4．2 泡沫性能

3．4．3 乳化性能

3．4．4 润湿性能

3．4．5 抑菌性能

3．5 结论

参考文献

第四章 双癸基二甲基甲酸铵与脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠复配体系的性能研究

4．1 实验试剂及仪器

4．1．1 实验试剂

4．1．2 实验仪器

4．2 实验方法

4．2．1 表面活性

4．2．2 泡沫性能

4．2．3 乳化性能

4．2．4 润湿性能

4．2．5 去污性能

4．2．6 抑菌性能

4．3 结果与讨论

4．3．1 表面活性

4．3．2 泡沫性能

4．3．3 乳化性能

4．3．4 润湿性能

4．3．5 去污性能

4．3．6 抑菌性能

4．4 结论

参考文献

第五章 抑菌型洗手液的配方筛选及其样品评价

5．1 主要试剂及仪器

5．2 实验方法

5．2．1 洗手液的配制

5．2．2 感官评分方法

5．2．3 稳定性试验

5．2．4 抑菌试验

5．2．5 皮肤刺激性试验

5．3 结果与讨论

5．3．1 洗手液配方的筛选

5．3．2 感官评价

5．3．3 稳定性试验

5．3．4 抑菌试验

5．3．5 皮肤刺激性试验

5．4 结论

参考文献

第六章 总结论

6．1 总结论

6．2 下一步工作建议

硕士期间完成和发表的文章

致谢