新型绿色有机硅表面活性剂的合成与性能研究【字数：12413】
首先，本论文介绍表面活性剂的概念及发展，而后引出绿色表面活性剂的概念，并由此提出了本文的主要内容，即研究新型的绿色甜菜碱型有机硅表面活性剂以及新型的多头有机硅氧烷表面活性剂。本论文首先研究了一种新型绿色有机硅甜菜碱表面活性剂的合成方法。使用烯丙醇、环氧氯丙烷和氢氧化钠进行反应合成了烯丙基缩水甘油醚；再加入端氢硅油与其反应，得到双环氧封端聚硅氧烷；加入二甲胺水溶液，得到双叔胺封端聚硅氧烷；再加入丙磺酸内酯，最终得到一种新型绿色有机硅甜菜碱表面活性剂。经检测，此表面活性剂的水溶液的最低表面张力为40mN/m；在水溶液中临界胶束浓为600 mg/L。其次，采用十二烷基三甲氧基硅烷（SiC（12））、1,3-双（氨基丙基）四甲基二硅氧烷（AT）、四甲基氨基氢氧化铵（TMAH）以及葡萄糖酸内酯（GA）为原料，通过两步法合成了一种新型四硅氧烷有机硅表面活性剂[SiC(12)N-GA]。通过使用质子核磁共振波谱(1H NMR)和傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)对其进行结构表征。利用表面张力（γ）、透射电子显微镜（TEM）对SiC（12）N-GA有机硅表面活性剂的表面活性和聚集行为进行了探讨。实验结果表明，在水溶液中，SiC（12）N-GA 有机硅表面活性剂的最低表面张力为29.1 mN/m，临界胶束浓度为0.35 mmol/L。上述两种新型表面活性剂与常规的相比，具有更好的表面活性，同时具有绿色化等特点。
目录
1. 前言 1
1.1 表面活性剂的发展综述 1
1.1.1 表面活性剂的概念 1
1.1.2 表面活性剂的分类 1
1.1.3 表面活性剂的作用 2
1.1.4 表面活性剂的发展历史及我国现状 3
1.2 绿色表面活性剂的发展简述 4
1.3 甜菜碱型表面活性剂的发展简述 4
1.4 多头有机硅氧烷表面活性剂的发展简述 5
1.5 课题研究目的、意义及主要研究内容 5
1.5.1 选题研究的目的和意义 5
1.5.2 主要研究内容 6
2. 实验部分 7
2.1 实验试剂及仪器 7
2.1.1 实验试剂 7
2.1.2 实验仪器 8 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
2.2 实验方法 8
2.2.1 新型绿色有机硅甜菜碱表面活性剂的合成 8
2.2.2 三氨基封端四硅氧烷[SiC(12)N]的合成 9
2.2.3 新型绿色含糖及烷烃链的三头基四硅氧烷表面活性剂[SiC(12)NGA]的合成 9
2.2.4 表征 10
2.2.5 表面张力的测定 10
2.2.6 临界胶束浓度的测定 10
3. 结果与讨论 12
3.1 新型绿色有机硅甜菜碱表面活性剂的合成 12
3.1.1实施例1 12
3.1.2实施例2 12
3.1.3实施例3 13
3.1.4实施例4 14
3.1.5实施例5 14
3.1.6实施例6 15
3.1.7实施例7 16
3.1.8实施例8 16
3.2 新型绿色四硅氧烷表面活性剂[SiC(12)NGA]的结构表征 17
3.2.1四硅氧烷表面活性剂的红外及核磁图谱分析 17
3.2.2 表面活性 19
3.2.3 聚集行为 20
4. 结论 22
参考文献 23
致 谢 25
1. 前言
1.1 表面活性剂的发展综述
1.1.1 表面活性剂的概念
表面活性剂是指以少量就能使溶液体系的界面状态产生显著改变的一类物质。它可以降低固体液体之间或者两种液体之间的表面张力从而达到改变原溶液界面形态的目的，广为人知的一个例子就是肥皂。因为它具有乳化、润湿、洗涤和泡沫的功效而被应用到很多行业。通常，界面活性剂是一种同时具备亲水与疏水基团两个极性相反的有机两性分子，为两亲的有机化合物，即含有亲水基团（“头”）和疏水基团（“尾”）[1]，故它们在水和有机溶剂中均可溶。
1.1.2 表面活性剂的分类
关于如何对表面活性剂进行分类，众说纷纭。但是通常情况下，依照其化学结构进行分类是比较适合的。详细来讲，就是当表面活性剂在水溶液中溶解后，以是否有离子的产生为标准来进行划分。具体分类如下：
/
其中，阳离子型在工业中应用最多的是胺类，如三乙醇胺季铵盐，十八烷基三甲基氯化铵，十二烷基二甲基氧化胺等。阴离子型主要是硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠，单烷基磷酸酯等。两性型主要有两类，一类是由胺盐组成阳离子部分的氨基酸型，另一类则是季铵盐构成阳离子部分的甜菜碱型[2]。非离子型主要有烷基多苷，葡萄糖酰胺以及多元醇型。
除了上述的分类方法之外，还有按照亲水性基团来划分，如磺酸盐、羧酸盐、硫酸盐、内酯等。按照疏水性基团划分为直链烷基、芳香链基、支链烷基和含氟长链烷基等。除了上面介绍的方法外，还有一些特殊的表面活性剂：如含氟表面活性剂，含硅表面活性剂，冠醚类大环化合物等。
1.1.3 表面活性剂的作用
(1) 乳化作用
乳状液的形成通常出现在互不相溶的两种液体之间，详细地来讲，这是因为表面张力比较大的油脂进入水中后，在搅拌后油脂变成了小水滴的形状，也就是油脂（内相）以液滴的方式分散于液体水（外相）中。两者混合形成乳浊液，但是一旦停止搅拌就会又重新分层，假设在此时加入表面活性剂，在形成乳浊液后很长时间内不会重新分层。因为乳化剂能使不相溶的水、油两相乳化形成相对稳定的乳状液，这就是所谓的乳化作用。这是因为其在油/水界面形成了薄膜，降低了表面张力，并减少了油在水中分散所需要的功[ 3,4 ]。
(2)润湿作用
润湿作用在平时一点也不罕见，如洗衣服、润滑等都与润湿作用有关。广义上来说，润湿指的是一种流体（气体或者液体）取代了固体表面上的另一种流体（气体或者液体），但根据日常生活的习惯，一般是把液相取代固体表面的气相（空气）的过程称为润湿。这是由于固体表面附有疏水性的物质，导致固体不易被水润湿。当把表面活性剂加入到水溶液中时，固体表面疏水性物质的表面张力就会被表面活性剂（润湿剂）降低，因此固体容易被水溶液润湿。
(3)增溶作用
所谓增溶作用，就是完全不溶或者微溶的两种物质，在加入第三种物质后可以溶解并形成热力学上稳定的、各向同性的溶液，而这第三种物质就是表面活性剂。因为表面活性剂同时拥有亲水基和疏水基，因此由这特殊的结构而具有增溶作用[6]。
目录
1. 前言 1
1.1 表面活性剂的发展综述 1
1.1.1 表面活性剂的概念 1
1.1.2 表面活性剂的分类 1
1.1.3 表面活性剂的作用 2
1.1.4 表面活性剂的发展历史及我国现状 3
1.2 绿色表面活性剂的发展简述 4
1.3 甜菜碱型表面活性剂的发展简述 4
1.4 多头有机硅氧烷表面活性剂的发展简述 5
1.5 课题研究目的、意义及主要研究内容 5
1.5.1 选题研究的目的和意义 5
1.5.2 主要研究内容 6
2. 实验部分 7
2.1 实验试剂及仪器 7
2.1.1 实验试剂 7
2.1.2 实验仪器 8 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
2.2 实验方法 8
2.2.1 新型绿色有机硅甜菜碱表面活性剂的合成 8
2.2.2 三氨基封端四硅氧烷[SiC(12)N]的合成 9
2.2.3 新型绿色含糖及烷烃链的三头基四硅氧烷表面活性剂[SiC(12)NGA]的合成 9
2.2.4 表征 10
2.2.5 表面张力的测定 10
2.2.6 临界胶束浓度的测定 10
3. 结果与讨论 12
3.1 新型绿色有机硅甜菜碱表面活性剂的合成 12
3.1.1实施例1 12
3.1.2实施例2 12
3.1.3实施例3 13
3.1.4实施例4 14
3.1.5实施例5 14
3.1.6实施例6 15
3.1.7实施例7 16
3.1.8实施例8 16
3.2 新型绿色四硅氧烷表面活性剂[SiC(12)NGA]的结构表征 17
3.2.1四硅氧烷表面活性剂的红外及核磁图谱分析 17
3.2.2 表面活性 19
3.2.3 聚集行为 20
4. 结论 22
参考文献 23
致 谢 25
1. 前言
1.1 表面活性剂的发展综述
1.1.1 表面活性剂的概念
表面活性剂是指以少量就能使溶液体系的界面状态产生显著改变的一类物质。它可以降低固体液体之间或者两种液体之间的表面张力从而达到改变原溶液界面形态的目的，广为人知的一个例子就是肥皂。因为它具有乳化、润湿、洗涤和泡沫的功效而被应用到很多行业。通常，界面活性剂是一种同时具备亲水与疏水基团两个极性相反的有机两性分子，为两亲的有机化合物，即含有亲水基团（“头”）和疏水基团（“尾”）[1]，故它们在水和有机溶剂中均可溶。
1.1.2 表面活性剂的分类
关于如何对表面活性剂进行分类，众说纷纭。但是通常情况下，依照其化学结构进行分类是比较适合的。详细来讲，就是当表面活性剂在水溶液中溶解后，以是否有离子的产生为标准来进行划分。具体分类如下：
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其中，阳离子型在工业中应用最多的是胺类，如三乙醇胺季铵盐，十八烷基三甲基氯化铵，十二烷基二甲基氧化胺等。阴离子型主要是硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠，单烷基磷酸酯等。两性型主要有两类，一类是由胺盐组成阳离子部分的氨基酸型，另一类则是季铵盐构成阳离子部分的甜菜碱型[2]。非离子型主要有烷基多苷，葡萄糖酰胺以及多元醇型。
除了上述的分类方法之外，还有按照亲水性基团来划分，如磺酸盐、羧酸盐、硫酸盐、内酯等。按照疏水性基团划分为直链烷基、芳香链基、支链烷基和含氟长链烷基等。除了上面介绍的方法外，还有一些特殊的表面活性剂：如含氟表面活性剂，含硅表面活性剂，冠醚类大环化合物等。
1.1.3 表面活性剂的作用
(1) 乳化作用
乳状液的形成通常出现在互不相溶的两种液体之间，详细地来讲，这是因为表面张力比较大的油脂进入水中后，在搅拌后油脂变成了小水滴的形状，也就是油脂（内相）以液滴的方式分散于液体水（外相）中。两者混合形成乳浊液，但是一旦停止搅拌就会又重新分层，假设在此时加入表面活性剂，在形成乳浊液后很长时间内不会重新分层。因为乳化剂能使不相溶的水、油两相乳化形成相对稳定的乳状液，这就是所谓的乳化作用。这是因为其在油/水界面形成了薄膜，降低了表面张力，并减少了油在水中分散所需要的功[ 3,4 ]。
(2)润湿作用
润湿作用在平时一点也不罕见，如洗衣服、润滑等都与润湿作用有关。广义上来说，润湿指的是一种流体（气体或者液体）取代了固体表面上的另一种流体（气体或者液体），但根据日常生活的习惯，一般是把液相取代固体表面的气相（空气）的过程称为润湿。这是由于固体表面附有疏水性的物质，导致固体不易被水润湿。当把表面活性剂加入到水溶液中时，固体表面疏水性物质的表面张力就会被表面活性剂（润湿剂）降低，因此固体容易被水溶液润湿。
(3)增溶作用
所谓增溶作用，就是完全不溶或者微溶的两种物质，在加入第三种物质后可以溶解并形成热力学上稳定的、各向同性的溶液，而这第三种物质就是表面活性剂。因为表面活性剂同时拥有亲水基和疏水基，因此由这特殊的结构而具有增溶作用[6]。
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