酯基季铵盐表面活性剂的合成与表征

酯基季铵盐型阳离子表面活性剂的研究现状与应用前景作者：李学雷等来源：《价值工程》2015年第19期摘要：酯基季铵盐阳离子表面活性剂以其独特的生物可降解性，使其成为近十几年来界面与胶体化学研究的热点与重要发展趋势之一。

本文在介绍酯基季铵盐型阳离子表面活性剂合成方法的基础上，介绍其应用性能及生物降解性，旨在推动可降解性阳离子表面活性剂在我国的推广与应用。

Abstract： The synthesis methods of cationic ester surfactants（CESA） are introduced. The excellent properties in biodegradation and application are emphatically discussed， and the research orientation of CESA is also pointed out.关键词：酯基季铵盐；生物降解性；应用Key words： cationic ester surfactants；biodegradation；application中图分类号：O647.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）19-0189-030 引言随着“绿色革命”浪潮的兴起，环境保护意识的增强，许多不降解、难降解或降解周期长的表面活性剂陆续受到限制，2003年10月29日，欧盟通过了《关于化学品注册、评估、许可和限制的法规》，简称“REACH”法规。

其中关于表面活性剂部分做了严格限制，降解性和毒性成为重要指标。

目前国内广泛使用的柔软剂以双长链烷基季铵盐为主。

由于它生物降解性、抗静电性差，又不易配制成高浓度的产品，且生产成本较高，在污水处理中易被污泥吸附而造成环境污染，早在90年代初，德国和荷兰等国家就已经停止使用[1～3]。

所以开发一种对环境友好的，可降解且无水生物毒性的生态型表面活性剂是大势所趋。

新型季铵盐表面活性剂的合成、表征及其在发酵中应用的研究的开题报告一、选题背景表面活性剂是广泛应用于许多领域的一种重要化学物质。

在生物技术和化学工程中，表面活性剂的应用越来越广泛。

与传统的有机合成表面剂相比，季铵盐类表面活性剂有许多优点，如良好的生物可降解性、低毒性和较强的抗菌性等。

另外，季铵盐表面活性剂还具有离子稳定剂和乳化剂等多种功能，因此被广泛应用于发酵、药品制剂、食品添加剂和医用材料等领域。

然而，现有的季铵盐表面活性剂在某些方面存在局限性。

例如，它们的制备过程繁琐，成本较高，且产生的污染物对环境有一定的影响。

因此，研究和开发更加高效、环保的季铵盐表面活性剂具有重要意义。

二、研究目的本研究旨在合成一种新型季铵盐表面活性剂，并研究其结构特点以及在发酵过程中的应用。

具体目的包括：1. 合成一种新型季铵盐表面活性剂，通过改变反应条件，探索其最佳制备条件。

2. 利用红外光谱、核磁共振等技术手段对新型季铵盐表面活性剂进行表征，并比较其与现有季铵盐表面活性剂的差异。

3. 研究新型季铵盐表面活性剂在发酵过程中的应用效果，分析其在发酵生产中的可行性和优势。

三、研究内容和方法本研究的主要内容为：1.合成新型季铵盐表面活性剂，初步优化反应条件，探索不同反应条件下产物的组成结构及其性质。

2.使用红外光谱、核磁共振等多种表征手段对新型季铵盐表面活性剂的结构、性质及其与现有季铵盐表面活性剂的比较进行综合分析。

3.将新型季铵盐表面活性剂应用于发酵生产中，考察其对发酵进程和产品质量的影响。

本研究将使用有机合成综合技术和现代仪器分析手段为主要方法，包括常规有机合成、波谱分析、物理性质测定等手段。

在发酵实验中，将采用适当的发酵条件和控制组合，比较新型季铵盐表面活性剂与传统表面活性剂对发酵的影响。

四、研究意义本研究将对季铵盐表面活性剂的制备与应用进行深入研究，为季铵盐表面活性剂的高效合成提供新思路，为表面活性剂的应用领域提供新材料，具有重要的理论和实践意义。

酯基季铵盐的国内外合成研究及进展据近年发表的资料，各国研究的新柔软剂品种主要为酯基胺类和酯基季铵盐类，这些被引入酯基、酰胺基、羟烷基等水溶性基团的化合物，在污水处理过程中易于分解成脂肪酸和阳离子代谢物。

国外有关酯基季铵盐类产品的合成及应用，专利文献报导很多，这类产品作为柔软剂比其它新品种使用时间更早，而国内这方面的报导极少。

该类产品作为柔软剂DsDMAC的更新换代产品同样用于毛纺、棉纺、麻纺、合成纤维和造纸等工业，同DsDMAC相比，该类产品不仅工艺路线简便可行，原料易购，而且在设备投资、生产成本方面也有明显的竞争性。

2.1 酯基季铵盐国内外合成研究现状酯基季铵盐作为20世纪90年代初在环境保护浪潮中脱颖而出的表面活性剂新秀，引起了国内外研究者的广泛兴趣，各种不同结构的酯基季铵盐大多以专利的形式相继被报道。

按化学结构分，酯基季铵盐表面活性剂大致可分为：阳离子型、甜菜碱型和Gemi—ni型三大类。

目前，对阳离子型酯基季铵盐表面活性剂的研究较多，且国外已有性能优异、生态和经济价值很好的商用产品。

酯基季铵盐生产工艺流程图工艺流程图如下：阳离子型酯基季铵盐…2.1.2 甜菜碱两性型酯基季铵盐…2.1.3 Gemini型酯基季铵盐Gemini表面活性剂具有抗菌性和良好的钙皂分散能力及耐温性等，被誉为新一代表面活性剂。

随着人们环保意识的增强，开发和使用生物降解性好、有利于环境保护的表面活性剂已经是一种趋势。

据文献报道，与普通的长链烷烃表面活性剂相比，酯键的引入可大大促进表面活性剂的生物降解，有利于减轻环境污染。

…2.2 酯基季铵盐的性能生物降解性双长链(含酯基)的季铵(EQ)和三羟乙基甲基阳离子铵(MTEA)的生物降解性好，EQ的酯键在污水中很快断开，生成脂肪酸和母体原料，而脂肪酸易降解。

对EQ及MTEA的短期毒性、长期毒性、皮肤刺激性、过敏性、基因突变性及毒性动力学的研究结果证实，二者的毒性均比双十八烷基双甲基氯化铵的低，对人体健康无任何危害。

新型含羟基磷酸酯季铵盐两性表面活性剂的合成工艺维普资讯精细石油化工l99]年新型含羟基磷酸酯季铵盐两性表面活性剂的合成工艺李燕如首斌叶立天津理工学院化工系研究了古羟基磷酸酯季铵盐两性表面活性荆合成过程中反应液酸碱度和反应温度对酯化反应和季铵化反应的影响，提出当磷酸钠水溶液 pH为4，酯化温度为75～87℃，磷酸二酯 pH为5．5～8，季铵化温度为80~90C时，可制得优良的两性表面活性荆。

关键调：古羟基磷酸酯季铵盐两性表面活性剂酯化反应季铵化反应本文系在以前研究的基础上，对工艺一、前言条件进行了考察，结果叙述如下。

烷基磷酸酯季铵盐表面活性剂具有优良二、含羟基磷酸醅季铵盐两．的润湿性、洗涤性、抗静电性、发泡性、增粘性表面活性剂的制备性、乳化性、低刺激性和低毒性。

近年来国内外对该系列两性表面活性剂均在进行研究。

1．主要原料。

德国采用缩水甘油、三烷基胺盐和磷酸盐等十二烷基二甲基叔胺，磷酸钠，环氧氯丙为原料，通过电渗析法制备的磷酸二酯两性烷等。

、表面活性剂具有高表面活性，对皮肤无刺激， 2．磷酸二醑中间体的制备泡沫性能好．适用于配制洗涤剂及皮肤清洗称取0．1mol磷酸三钠用l00ml水溶解．剂。

苏联以焦磷酸、己醇、苛性钠等为原并用6N硝酸调节 pH值，置于装有温度计、料，制备过程中需用水萃取2次，用乙醚萃取1 电动搅拌器和回流冷凝器的四口烧瓶中，控次，还需进行蒸馏，工艺繁琐，产品宜作抗静温55～60~C，用滴液漏斗滴加0．25mo1环氧电剂氯丙烷，在0．5h内滴完。

然后控温75～80℃，我国研制的含羟基磷酸酯季铵盐两性表反应2h。

反应产物为含有步量氯化钠的磷酸面活性剂。

：为低泡高效活性物，其表面张二 2一羟基一3一氯丙基酯水溶液，不经提纯就力低 24×10。

N／m ，临界胶柬浓度小 1．2×可直接用于合成表面活性剂。

l口otol／L ，起泡力适中 163mm ，水溶性强。

5．含羟基磷酸醅两性表面活性剂的制备除性能优良外，较国外的合成工艺简便，设备在装有电动搅拌器、温度计和回流冷凝投资少，无环境污染且原料易得。

乙氧基化三酯基季铵盐的合成及性能研究的开题报告一、研究背景三酯基季铵盐是一种高效的离子表面活性剂，具有良好的抗静电、消泡、分散、乳化和增稠等优点，在合成树脂、涂料、油墨、乳化液、化妆品和清洁剂等领域得到广泛应用。

然而，传统的三酯基季铵盐在水中的溶解度有限，容易在高温下析出，难以在水相中形成良好的分散体系，影响其应用性能。

乙氧基化三酯基季铵盐是一种改性的离子表面活性剂，通过在季铵盐的脂肪链上引入乙氧基基团，提高了其在水中的溶解度和分散性，增强了其表面活性和相容性，扩展了应用范围。

因此，乙氧基化三酯基季铵盐的合成及性能研究具有重要的理论和应用价值。

二、研究目的本研究旨在合成一种具有优异性能的乙氧基化三酯基季铵盐，并对其进行性能评价和应用探索，为相关领域的研究和应用提供理论和实践支持。

三、研究内容1. 合成乙氧基化三酯基季铵盐的最优反应条件：采用四级铵盐、甲醇、乙二醇、硬脂酸三丁酯和氢氧化钠为原料，通过调节反应温度、反应时间、催化剂用量等因素，确定最优反应条件。

2. 确定乙氧基化程度影响因素：通过改变乙氧基化过程中乙氧基与季铵盐的摩尔比例，分析不同比例对其生物活性和水性分散性的影响。

3. 评价乙氧基化三酯基季铵盐的性能：测定其表面张力、胶团稳定性、乳化性能、溶解度、分散性、泡沫性、抗静电性等性能参数，评价其应用潜力。

4. 探索乙氧基化三酯基季铵盐在清洁剂中的应用：制备常见的清洁剂配方，添加乙氧基化三酯基季铵盐作为表面活性剂，评价其对清洁剂性能的影响，比较其与传统季铵盐的差异。

四、研究意义1. 提高了乙氧基化三酯基季铵盐的水溶性和分散性，扩展了其应用领域。

2. 为相关领域的表面活性剂研究提供了新的思路和方法。

3. 探索了乙氧基化三酯基季铵盐在清洁剂中的应用潜力，为清洁剂的改良和优化提供参考。

4. 研究成果具有一定的实际应用价值和经济价值。

季铵盐表面活性剂的合成及表面活性摘要：通过N。

甲基氨基乙醇，1，3．二溴丙烷和溴代十二烷为起始原料合成了季铵盐型Gemini表面活性剂，并采用表面张力法和电导率法对其表面性能进行了研究。

结果表明：所合成的Gemini表面活性剂具有低临界胶束浓度CMC值(0．237 1 mmoL／L)和低 c 值(25．2 mN／m)，与文献报道的表面活性剂12—3—12相比，具有更高的表面活性。

关键词：季铵盐；Gemini表面活性剂；合成；表面活性Gemini表面活性剂是通过一个联接基将21个传统表面活性剂分子在其亲水头基或接近亲水头基处联接在一起而形成的一类新型表面活性剂⋯，通常表示为m寸m·2x，其中：m表示2个疏水尾基的碳原子数；s表示联接基团；X代表反离子。

由于其特殊的分子结构，Gemini表面活性剂具有临界胶束浓度(CMC)低、表面活性高、杀菌性能好、增粘能力强、润湿性能好等优点，并且通过各种亲水基、疏水基和联接基的不同组合可以获得多种不同结构的Gemini表面活性剂，因此Gemini表面活性剂成为近年来各国学者研究的热点。

本文以N一甲基氨基乙醇，1，3一二溴丙烷和溴代十二烷为起始原料合成了季铵盐型Gemini表面活性剂，并采用表面张力法和电导率法对其表面性能进行了初步研究，结果表明该类表面活性剂具有较高表面活性实验1．1 仪器与试剂全自动表面张力仪BZY一1，上海衡平仪器厂出品；DDS一11A电导率仪，成都方舟科技开发公司出品；Bruker 300型核磁共振仪(德国进口，CDCI3为溶剂，TMS为内标)。

二甲基氨基乙醇及甲基氨基乙醇，江苏张家港飞翔化工出品；n一溴代十二烷，江苏盐城科利达化工有限公司出品；1，3一二溴代戊烷，购自国药集团；三甲基十二烷基溴化铵(DTAB)，购自国药集团，使用前重结晶处理。

其他试剂均为分析纯，使用前未经纯化处理。

1．2 方法1．2．1 Gemini表面活性剂I的合成中间体甲基羟乙基十二胺的合成：在装有回流冷凝管的三颈烧瓶中，加入计量的乙醇，按一定比例加入N一甲基氨基乙醇与溴代十二烷，在78～83℃条件下磁力搅拌反应12 h，然后加入摩尔比为1：1的固体NaOH回流2～3 h，趁热分液，取上层清液即得化合物——甲基羟乙基十二胺。

月桂酸酯季铵盐阳离子表面活性剂的合成与表征
本文主要研究的是月桂酸酯季铵盐阳离子表面活性剂的合成与表征。

主要内容如下：
一、合成
1. 试验材料：本次试验主要采用月桂酸酯季铵（A）和甲基酯化剂（B），其他常规试剂如仲醇、乙酸乙酯以及重要溶剂水和乙醇等。

2. 合成步骤：在实验室里，采用蒸馏精馏方法制备，将月桂酸酯季铵
与甲基酯化剂按照比例放在一定的容器中，并加入少量的仲醇和乙酸
乙酯，搅拌均匀，加热至50~60℃，使其溶解。

然后加入适量的水和乙醇混合溶剂，再逐渐升温并搅拌，直至反应液逐渐变浑浊，经过2~3
小时，即可完成反应。

最后用饱和盐水冷却，再经由跨冻结分离技术，过滤、分离得到成品。

3. 收率：最终的产物可得到较高的收率，大约80%左右。

二、表征
1. 外观：最终的月桂酸酯季铵盐阳离子表面活性剂为无色的液体，有
极弱的乳化性质。

2. 核磁表征：使用核磁共振(NMR)技术可获得本次合成反应产物的全
部情况，表征产物的结构更加清晰。

3. 傅里叶红外光谱：使用傅里叶红外光谱(FT-IR)技术，可以获得产物
中氢键及其它相关联的结构类型，我们可以准确的判定本次所合成的
表面活性剂的结构和纯度。

本次试验可以成功地合成月桂酸酯季铵盐阳离子表面活性剂，并通过核磁共振、傅里叶红外光谱等表征表明，月桂酸酯季铵盐阳离子表面活性剂具有一定的活性，是一种潜在的有用材料。

研究中还可进一步探究其在分子结构、活性性质和极性性质等方面的改进和发展。