双烷基二苯甲烷双磺酸盐的合成与性能研究

【摘要】：本论文研究对象为阴离子型Gemini表面活性剂双烷基二苯甲烷双磺酸钠(DSDM)。分别对其合成工艺、分析表征、表(界)性能、应用性能进行了研究。 以二苯甲烷和系列α-烯烃(C_(14)H_(28)、C_(16)H_(32)、C_(16)H_(32)/C_(18)H_(36))为原料,在无水三氯化铝催化剂作用下,合成出双烷基二苯甲烷(DDM),再以氯磺酸磺化生成双烷基双磺酸基二苯甲烷,最后以氢氧化钠溶液中和,合成出双烷基二苯甲烷双磺酸盐双子表面活性剂。通过红外、质谱、液相、元素分析等方法对产物结构进行了分析表征。通过正交实验分析合成反应的最佳反应条件:在烷基化阶段,n(二苯甲烷):n(α-烯烃):n(无水三氯化铝)=1:2:0.1,在80℃反应6 h,收率87.52%;在磺化反应阶段,n(双烷基二苯甲烷):n(氯磺酸)=1:4,在15℃反应40min,收率85.26%。 40℃下,用滴体积法测量系列双烷基二苯甲烷双磺酸盐水溶液的表面张力,得出其临界胶束浓度(cmc)和临界胶束浓度时的表面张力(γcmc),cmc值分别为2.04×10~（-3）mol/L、4.47×10~（-3）mol/L、8.03×10~（-3）mol/L;γcmc分别为35.2 mN/m、41.4mN/m、46.7mN/m,cmc值相比较传统表面活性剂低了一个数量级,表现出其优良的表面活性;在表面吸附性能上,双烷基二苯甲烷双磺酸盐具有较高的表面吸附效率,但不同碳链长度的烷基二苯甲烷双磺酸盐的表面最大吸附量相差不大。通过测定产物的钙皂分散力、增溶、乳化、溶液稳定性等性能,发现系列双烷基二苯甲烷双磺酸钠具有良好的应用性能。另外,在30-70℃下测定了产物硬水溶液(浓度0.3%、硬度300 mg/L、盐度6000 mg/L)的油水界面张力,在70℃下,C14-DSDM的界面张力可达到2.85×10~（-2）mN/m,产物界面张力接近超低。同时还将C14-DSDM分别与C16-DSDM、α-磺基脂肪酸甲酯钠盐(MES)和棕榈酸单乙醇酰胺硫酸酯盐(C16-FMS)进行复配,测定了复配体系的界面张力。 在298K、303K和308K条件下测定C14-DSDM的电导率,结果发现C14-DSDM的电导率随温度的升高而升高,反离子结合度K0随温度的升高而减小;胶团化热力学结果表明,该表面活性剂其形成胶团的过程为熵驱动。 【关键词】：双烷基二苯甲烷双磺酸钠 合成 表面化学性能 界面张力 热力学
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TQ423
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-17
• 1.1 引言7
• 1.2 Gemini 表面活性剂概述7-14
• 1.2.1 Gemini 表面活性剂的发展历史7-8
• 1.2.2 Gemini 表面活性剂的合成概况8-10
• 1.2.3 Gemini 表面活性剂的表面活性10-11
• 1.2.4 Gemini 表面活性剂溶液的性质11-12
• 1.2.5 Gemini 表面活性剂的应用12-14
• 1.3 Gemini 表面活性剂在三次采油中的应用14-16
• 1.3.1 三次采油简介14
• 1.3.2 三次采油用表面活性剂的研究近况14-15
• 1.3.3 三次采油用阴离子Gemini 表面活性剂的应用前景15-16
• 1.4 立题依据和主要研究内容16-17
• 第二章 双烷基二苯甲烷双磺酸盐的合成及表征17-31
• 2.1 引言17
• 2.2 实验部分17-21
• 2.2.1 实验试剂和仪器17-19
• 2.2.2 合成路线19
• 2.2.3 实验方法19
• 2.2.4 优化试验设计19-20
• 2.2.5 分析及表征20-21
• 2.3 结果与讨论21-29
• 2.3.1 产物的结构表征21-23
• 2.3.2 正交实验结果分析23-29
• 2.4 小结29-31
• 第三章 双烷基二苯甲烷双磺酸盐表（界）面性能测定31-47
• 3.1 引言31
• 3.2 实验部分31-36
• 3.2.1 主要试剂和仪器31-32
• 3.2.2 Krafft 点的测定32
• 3.2.3 表面张力的测定32-33
• 3.2.4 润湿力的测定33
• 3.2.5 增溶能力的测定33-34
• 3.2.6 钙皂分散力的测定34
• 3.2.7 泡沫性能的测定34
• 3.2.8 乳化力的测定34-35
• 3.2.9 溶液稳定性测定方法35
• 3.2.10 试样溶液反离子结合度的测定35
• 3.2.11 界面张力的测定35-36
• 3.3 结果与讨论36-45
• 3.3.1 Krafft 点36
• 3.3.2 表面张力36-37
• 3.3.3 润湿力37-38
• 3.3.4 钙皂分散力和增溶能力38
• 3.3.5 泡沫性及乳化力38-39
• 3.3.6 溶液稳定性39-40
• 3.3.7 C14-DSDM 反离子结合度测量40
• 3.3.8 C14-DSDM 溶液的胶团化热力学40-43
• 3.3.9 系列DSDM 的界面张力43
• 3.3.10 复配体系界面张力43-45
• 3.4 本章小结45-47
• 第四章 总论47-49
• 4.1 双烷基二苯甲烷双磺酸盐的合成及表征47
• 4.2 双烷基二苯甲烷双磺酸盐性能测定47-49
• 致谢49-51
• 参考文献51-55
• 附录：作者在攻读硕士学位期间所发表的论文55

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