新型表面活性季铵盐的合成及作为织物抗菌整理剂的工艺研究.docVIP

新型表面活性季铵盐的合成及作为织物抗菌整理剂的工艺研究 郑成，孙保兴 ,程文静,毛桃嫣等 1、国内外研究现状及项目研究开发的目的意义 目前国内外季铵盐的合成方法很多，但大部分季铵盐是由叔胺与烷基化试剂作用合成的，然而采用二乙醇胺合成季铵盐的报道很少，张学同采用N-甲基二乙醇胺和N ,N -二甲基乙醇胺分别与烷基试剂合成季铵盐，但使用的是常规加热合成法。袁先友用微波合成了1，3-二嗯烷环的双磺酸盐表面活性剂，使收率和反应速率较常规加热法得到了大大的提升。冯薇合成十二烷基二甲基羟乙基氯化铵，并对其在抗静电效果等应用实验上发现有其优越性，作为多功能表面活性剂在腈纶的后加工中可以简化工艺、降低成本、提高经济效益。 近年来，国内外对羊毛织物抗菌整理的研究取得了一定的进展。报导显示，国外有人用硫氢阳离子表面活性剂(DABM)对羊毛织物进行抗菌整理，DABM能通过巯基与羊毛反应，形成不对称的二硫键。羊毛用DABM处理后，能彻底杀灭B.pumllus细菌，并抑制S.aureus的活性。阳离子表面活性剂由于其特殊的结构而呈现出独特性能如抗静电性、杀菌性、柔软性等,这些特殊性能是其它类型的表面活性剂无法替代的。近年来阳离子表面活性剂的应用领域不断拓宽,在高新技术中获得了广泛的应用。研究表明,阴、阳离子表面活性剂复配时表现出更好的表面活性。但多数情况下, 会生成沉淀而失去表面活性，另外由于阳离子季铵盐的原料价格偏高及生产工艺复杂，大大限制了其发展。 有关季铵型阳离子表面活性剂的合成方法和性能研究,国内有较多的报道。传统合成方法主要是通过长碳链脂肪叔胺与烷基化试剂(氯甲烷、氯化苄、硫酸二甲酯等)反应制得，这类产品已有几十年的应用历史,急需开发新品种以满足相关行业的发展需求。本课题采用短链叔胺与长链烷基化试剂合成新型季铵盐，工艺简单。甲基二乙醇胺为化工中间体，其应用广泛，国内产量相对过剩，由其合成季铵盐，有着广阔发展前景，即为阳离子表面活性剂的研究扩展了方向，又提高了N-甲基二乙醇胺的附加值，对石油化工行业的发展有着重要意义。 十八烷基甲基二乙基溴化铵与常见季铵盐不同的是，分子结构中不仅含有N+，而且N原子上连接两个羟乙基，大大提高了亲水性，使得它与阴离子表面活性剂复配不会产生沉淀，表面活性大大提高，是一种新型高效阳离子表面活性剂。由于其对带有负电荷的物质有较强的吸附能力,可以作为多种细菌的杀菌剂及织物柔软剂，较好的改善织物的抗菌、柔软性能及白度。另外其良好的抗静电性，可以作为塑料抗静电剂及纺织助剂。 2、独创及新颖之处 ① 传统合成方法主要通过长碳链脂肪叔胺与烷基化试剂(氯甲烷、氯化苄、硫酸二甲酯等)反应制得，原料价格偏高及生产工艺复杂，大大限制了阳离子季铵盐表面活性剂的发展，本课题以短链叔胺与长链烷基化试剂为原料合成季铵盐，工艺简单； ② 实验采用微波辐照方法合成新型阳离子季铵盐，缩短了反应时间，并且提高了产率，大大提高了合成速率，降低了生产成本； ③ N-甲基二乙醇胺作为一种化工中间体在石油化工方面应用非常广泛，而且国内的产量相对过剩，且价格低廉，但由其合成季铵盐的研究很少有报道，本课题合成的新型季铵盐为表面活性剂的研究扩展一个新的方向，而且提高了N-甲基二乙醇胺的附加值，对石油化工行业的发展有着重要意义。 ④ 本实验合成的十八烷基甲基二乙基溴化铵与常见季铵盐不同的是，分子结构中不仅含有亲水基N+，且N原子上连接两个羟乙基，大大提高了亲水性，使得它与阴离子表面活性剂复配不会产生沉淀，表面活性大大提高，是一种新型高效阳离子表面活性剂。 3、研究内容 3.1、技术路线 3.2、实验方案 3.2.1、十八烷基甲基二羟乙基溴化铵的合成 称取1：1的溴代十八烷和N-甲基二乙醇胺到平底烧瓶中，加入溶剂，放入微波反应器中进行反应。将反应后的粗产品用丙酮重结晶5次后得亮白色晶体，干燥后即为产品。反应式如下： 3.2.2、转化率测定 根据叔胺和盐酸反应生成季铵盐，叔胺具有碱性，而季铵盐没有碱性，因此以溴酚蓝作PH指示剂，来测定反应过程中游离胺的含量，从而得出N-甲基二乙醇胺的转化率。反应前后称取1.0g反应溶液到100mL锥形瓶中，用5mL无水乙醇溶解，加入3～4滴0.1%的溴酚蓝指示剂，然后用0.25mol/L的盐酸-乙醇标准溶液滴定至由蓝色到黄色为终点。计算公式为： 式中，V0、V1分别为反应前、后消耗的盐酸-乙醇标准溶液体积，ml。 3.2.3、活性物含量测定 根据两相滴定法原理，用溴酚蓝(BPB) 作两相指示剂, 二氯乙烷作分相溶剂, 用待测阳离子表面活性剂溶液滴定SDS标准溶液, 滴定至下层二氯乙烷显蓝色为终点。按同样操作做一空白实验。按下式计算样品的质量分数 式中，V1 为试样所消耗样品溶液的体积(mL) ; V0 为空白实验时所消