质谱法分析季铵盐型阳离子表面活性剂[1]
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表面活性剂的介绍与分析方法摘要:近年来,随着石油化工的高速发展,为表面活性剂的合成提供了丰富的原料,是表面活性剂的产量和品种迅速增长,成为国民经济的基础工业之一。
由于表面活性剂具有润湿、乳化、分散、增溶、起泡、消泡、均染、洗涤、抗静电、防腐、杀菌等一系列独特的作用和功能,表面活性剂对改进生产工艺、提高产品质量、降低成本、节约能源、提高生产率、增加附加值等方面发挥了巨大作用,因此有“工业味精”和“工业催化剂”之称。
关键字:表面活性剂;一、简介自然界存在着大量既亲水又亲油的所谓“两亲性”分子。
这类物质通常都具有亲水性链段和亲油性链段两个部分,从而使其具有“两亲”功能。
1930年Freundlich 将加入少量时就能使水的表面张力或者液-液界面张力大为降低的两亲物质称作表面活性剂。
随着人们对这种“两亲”结构物质研究的深入,表面活性剂这一概念从降低表面张力这一表面现象扩展到所有表面性能上,将少量使用即可使表面或界面的一些性质(如乳化、增溶、分散、渗透、润湿)发生显著变化的物质都叫表面活性剂。
近年来,随着石油化工的高速发展,为表面活性剂的合成提供了丰富的原料,是表面活性剂的产量和品种迅速增长,成为国民经济的基础工业之一。
由于表面活性剂具有润湿、乳化、分散、增溶、起泡、消泡、均染、洗涤、抗静电、防腐、杀菌等一系列独特的作用和功能,表面活性剂对改进生产工艺、提高产品质量、降低成本、节约能源、提高生产率、增加附加值等方面发挥了巨大作用,因此有“工业味精”和“工业催化剂”之称。
随着经济和科学技术的发展,表面活性剂的应用领域从日用化学工业扩展到食品、农业、环保、医药、石油加工、采矿等一切生产及技术领域。
值得一提的是,两亲分子的设计赋予表面活性剂新的功能及应用,成为解决许多实际问题的钥匙。
二、特点及分类1常见表面活性剂的种类任一种表面活性剂的分子都是由两种不同性质的基团所组成,非极性的亲油基团和极性的亲水基团。
也就是说,表面活性剂既具有亲水性,又具有亲油性,形成一种所谓“两亲结构”的分子,如图1-1所示。
1.什么叫硬度,碱度?并简述硬水对染整加工有何影响?答:总硬度:暂时硬度和永久硬度之和。
水中杂质量越多,总硬度也就越高,水质就越差。
暂时硬度:由Ca 2+.Mg 2+所形成的重碳酸盐而造成的硬度称为暂时硬度;这些物质加热煮沸能被除去。
Ca(HCO 3)2→CaCO 3 ↓+CO 2↑+H 2OMg(HCO 3)2→MgCO 3 ↓+CO 2↑+H 2O永久硬度;由Ca 2+.Mg 2+所形成的氧化物,氯化物,硫酸盐等而造成的硬度称为永久硬度。
这些物质经加热煮沸时,不会发生沉淀而被去除。
总碱度:是指水中碳酸盐以及氢氧化物等碱性物质含量而言。
1).Fe 2+其一:会使织物泛黄,而产生锈斑,影响织物的白度;其二:双氧水漂白时,Fe 2+能催化双氧水分解,易使棉纤维脆损;2).Cl - 影响漂白织物的白度;3)Ca 2+.Mg 2+其一:能与阴离子表面活性剂如肥皂等形成沉淀,不仅使其失去原有作用,而且还会造成加工疵点;其二:能与染料形成沉淀,而使鲜艳度变差,牢度降低;2.什么叫?根据其值的大小怎样来划分水的级别?答:ppm :每一百万份水中钙镁盐含量换算成CaCO3份数,即每升水中所含CaCO3的毫克数(mg/L )。
3.什么叫化学软化法?说明常用的3类软化剂的软化原理及特点。
答:一类:磷酸三钠通过化学反应使水中的钙,镁盐转变成磷酸的钙盐或镁盐而沉淀。
纯碱作为软水剂主要去除水中的钙,镁离子二类:六偏磷酸钠能与钙,镁离子形成比较稳定的络合物,而不再具有硬水的性质。
三类:胺的醋酸衍生物EDTA 。
4.什么叫S.A.A ?并简述其结构特征及溶液性质。
答:是指在液体中,添加少量或极稀浓度便能显著地降低液体的表面张力(Y )和界面张力的物质。
尽管表面活性剂种类很多,但它们都有一个共同的特征,都是由亲水基和疏水基两部分组成。
S.A.A 在溶液中形成胶束所需的最低浓度,称为临界胶束浓度。
5.原布检验应包含哪些内容?答:原布检验→翻布→打印→缝头物理指标:幅宽,重量,纱支,密度,强力等(规格)外观疵点:如缺经,断纬,跳纱,棉结等(品质)普通棉织物:抽查10%左右;毛织物:全部检验;6.简述棉织物碱退浆和酶退浆的原理及其加工工艺和工艺条件?答:碱退浆的原理:1)在热碱的作用下浆料会发生溶胀,从凝胶状态变成溶胶状态而与纤维的粘着变松,容易洗落下来。
非氯双链季铵盐
非氯双链季铵盐是一种阳离子表面活性剂,属于双链季铵盐类化合物。
它具有抗静电效果,易溶于油性溶剂,性质稳定,不挥发,不分解,无刺激性气味。
非氯双链季铵盐在实验室条件下对大肠杆菌的最小抑菌浓度小于万分之一,对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度小于百万分之一。
在实验室条件下,万分之二浓度下对白色念珠菌的杀菌率大于99%。
此外,非氯双链季铵盐可用于水产养殖抑菌、物体表面抑菌、水体杀菌灭藻、皮肤抑菌以及用于杀菌型日化产品(比如杀菌型洗手液、沐浴露、洗衣液等)的添加剂。
在使用非氯双链季铵盐时,建议先进行分散剂分散至20%的均一透明水溶液,然后根据需要使用。
十六烷基三甲基溴化铵色谱纯1. 引言1.1 研究背景引言由于其化学结构的特殊性,十六烷基三甲基溴化铵的合成方法相对复杂,纯度检测也比较困难。
有必要对其进行深入研究,寻找更加简便高效的合成方法,开发出更高纯度的产品。
这不仅有助于提高产品的品质,也有助于拓展其在更广泛领域的应用。
【字数:204】1.2 研究目的本研究的目的在于探讨十六烷基三甲基溴化铵色谱纯的制备方法及其在实际应用中的性能表现。
通过对其合成方法的优化和纯度检测的完善,我们希望能够得到高纯度的产物,并明确其化学结构和物理性质。
我们也将探讨该化合物在色谱分析领域的潜在应用价值,从而为相关领域的研究和应用提供基础性的支持。
通过本研究,我们希望能够为溴化铵衍生物的合成及其在色谱分析中的应用提供新的思路和方法,为相关领域的研究工作做出贡献。
1.3 研究意义本研究的意义主要体现在以下几个方面:十六烷基三甲基溴化铵是一种重要的离子表面活性剂,具有良好的表面活性和抗菌性能,因此在农业、医药、化工等领域有着广泛的应用前景。
通过对其色谱纯度的研究,可以更好地掌握其合成方法和纯度检测技术,为其在各个领域的应用提供技术支持。
研究色谱纯度也可以为十六烷基三甲基溴化铵的进一步研究和开发提供基础数据。
只有通过准确地确定其纯度,才能更好地研究其性能特点和应用领域,为其在工业生产中的应用提供有力支撑。
2. 正文2.1 合成方法关于【合成方法】的内容如下:十六烷基三甲基溴化铵是一种常用的表面活性剂,其合成方法一般可以通过烷基溴化合物和三甲胺之间的反应来实现。
具体步骤如下:在适当的条件下,将烷基溴化合物加入到反应容器中。
然后,逐渐加入三甲胺,并控制反应温度和时间。
在反应过程中,可以通过监测溴离子的生成情况来判断反应的进行程度。
当溴离子生成饱和时,反应即可停止。
经过反应后,产物可通过冷冻结晶或溶剂结晶的方式进行提取和纯化。
最终得到的产物即为所需的十六烷基三甲基溴化铵,可以通过色谱纯度检测保证其纯度达到要求。
新型季铵盐氟碳表面活性剂的合成及其表面活性周杰华;黄焰根【摘要】以六氟环氧丙烷多聚体为原料,与N-甲基哌嗪经酰胺化反应制得含氟化合物(3);3与碘代烷经季铵化反应合成了4个新型的季铵盐型氟碳表面活性剂(5a~5d),其结构经1H NMR,19F NMR,IR和HR-ESI-MS表征.表面性能测试结果表明,5a ~5d具有较高的表面活性,水溶液的临界胶束浓度(CMC)分别为1.38 × 10-4g·mL-1,1×10-4g·mL-1,1.40×10-4g·mL-1和3.72 ×10-4 g·mL-1,对应CMC的表面张力分别为19.47mN·m-1,17.20 mN· m-1,17.98 mN· m-1和19.79mN· m-1.【期刊名称】《合成化学》【年(卷),期】2014(022)005【总页数】4页(P608-611)【关键词】全氟聚醚;季铵盐;表面活性剂;合成;表面活性【作者】周杰华;黄焰根【作者单位】东华大学生态纺织教育部重点实验室,上海201620;东华大学生态纺织教育部重点实验室,上海201620【正文语种】中文【中图分类】O622.2;O647·研究论文·含氟表面活性剂是迄今为止已知的一类表面性能最优异的表面活性剂[1]。
由于其独特的“三高、两憎”性能,在各行各业中有着广泛的应用[2-3]。
阳离子氟碳表面活性剂是含氟表面活性剂的重要品种之一,主要分为胺盐型和季铵盐型两大类[4-6],并以季铵盐型用途最广。
季铵盐型阳离子含氟表面活性剂不受pH值影响,在酸、碱介质中均可使用。
其亲水基团为季铵阳离子[7-9],憎水基部分除可以是6~10个碳原子的全氟烃基外,也可含有烃基、酰氨基等基团[10]。
传统含氟表面活性剂通常含有全氟烷基链(CnF2n-1,n≥8),其使用或分解过程中产生的全氟辛酸和全氟辛基磺酸类衍生物由于不易进一步被降解,对环境及生物体具有极大的污染性,使得开发新型绿色环保的氟碳表面活性剂成为目前研究的热点[11-12]。
酯基季铵盐的概况1.1 酯基季铵盐的基本概念别名:季铵酯;化学名:双脂肪烷基酯基羟乙基甲基硫酸甲酯铵;英文名:Ester Quaternary Ammonium Salt;esterquat;英文化学名:Di-alkyl ester of triethanol ammonium methyl sulfate;N,N-di(“acyl”oxy-2-ethyl),N-hydroxy-2-ethyl,N-methyl ammonium,methyl sulfate;Bis(acyloxyethyl) hydroxyethyl methylammonium methosulphates ;Di-(Nortallow Carboxyethyl) Hydroxyethyl Methylammonium Methosulfate;Methyl bis[ethyl (tallowate)] -2- hydroxyethyl ammonium methyl sulfate。
分子量:134.13CAS 号:91995 -81-2酯基季铵盐是一种新型阳离子表面活性剂,具有优异的柔软、抗静电性能,抗黄变。
不含APEO、甲醛,易生物降解,绿色环保。
用量少,效果好,配制方便,综合成本低,具有极高的性价比。
酯基季铵盐是一种用于织物柔顺的阳离子表面活性剂。
该产品适合以5%到20%之间的浓缩度运用在织物柔顺剂产品中。
是双十八烷基二甲基氯化铵(D1821)及软片、软油精等的最佳替代品。
织物柔软剂(柔顺剂)是一种能赋予衣物和织物在穿着和使用时有柔软愉悦感觉的日用化工产品。
它是随着合成洗涤剂的发展而渐渐从纺织品工业领域进入普通百姓家庭,成为人们日常衣物洗涤护理用品。
织物柔顺剂起始于50年代末,首先在美、日出现,60年代中期进入了欧洲市场,现已扩展到世界上许多国家,已达到了极具普及的程度。
报报道,欧洲1991年人均消费已达6公斤。
织物柔顺剂在国外得到迅速发展和广泛应用的原因是与工业发展水平和人民生活水平的提高密切相关。
季铵盐类杀菌剂的研究进展随着⽣活⽔平的提⾼,⼈们对⽣活环境的要求也越来越⾼。
⾃然界中存在着⼤量的微⽣物,有害微⽣物对⼈和动、植物有极⼤的危害,影响⼈们的健康,甚⾄危及⽣命。
微⽣物还会引起各种材料的分解、变质和腐败,带来重⼤的经济损失。
由此,具有抗菌和杀菌功能的材料越来越受到⼈们的关注,抗菌材料的⽣产已成为⼀个新兴的产业。
1 季铵盐杀菌剂研究季铵盐类杀菌剂是研究较多的⼀类有机杀菌剂,⾃1935年德国⼈G.Domark发现烷基⼆甲基氯化铵的杀菌作⽤并利⽤其处理军服以防⽌伤⼝感染以来,季铵盐类抗菌剂的研究⼀直是研究者关注的重点,⽬前该类抗菌剂已经发展到第五代。
FraI1k1in发现长链烷基季铵盐基团就具有很强的抗菌性能,作为季铵盐类的⼀个主要品种,这类抗菌剂的抗菌作⽤随季铵盐类结构变化的⼀般规律是同类季铵盐烷基链短的毒性要⽐烷基链长的⼤;在烷基链长相同时,带苄基的毒性要⽐带甲基的⼩;单烷基的毒性要⽐带甲基的⼩,单烷基的毒性要⽐双烷基的⼤。
随着烷基链的增长,抗菌能⼒增强;但到⼀定长度,抗菌⼒反⽽下降。
对于⼩分⼦季铵盐抗菌剂的抗菌活性已经有了较多的研究,但是⼩分⼦抗菌剂存在易挥发、不易加⼯、化学稳定性差等缺点。
⼈们发现带有长链烷基的⾼分⼦季铵盐基团具有很好的抗菌性能,同时⾼分⼦季铵盐抗菌剂不会渗透进⼈的⽪肤,还具有⽐⼩分⼦抗菌剂更好的抗菌性能,因此⾼分⼦季铵盐抗菌剂成为当今研究和开发的⼀个热点。
本⽂介绍了国内外有关季铵盐类抗菌剂及其抗菌机理等的最新研究进展,并对其应⽤和今后的发展作了评述。
1.1 ⽔溶性季铵盐杀菌剂研究⽬前⽔溶性的⼩分⼦和⾼分⼦季铵盐抗菌剂已经⼴泛应⽤于⽔处理、⾷品、医疗卫⽣和包装材料等领域。
将抗菌基团键合到⾼分⼦⾻架上,制得的⾼分⼦抗菌材料,可提⾼抗菌基团的密度,从⽽提⾼抗菌性能。
⽬前以共价键连接的⾼分⼦抗菌剂研究主要是季铵盐、季镌盐及吡啶盐型。
US 5411933[2J报道了⼀种季铵盐抗菌剂,其结构的显著特征为季氮上带有不饱和的丙炔基,这类化合物具有极⾼效、⼴谱的抗菌活性,其对⼤肠杆菌的MIC⼩于4 ,对曲霉属的MIC⼩于1.6 。
季铵盐含量的测定解释说明1. 引言1.1 概述本篇文章旨在探讨季铵盐含量的测定方法,并对其应用领域及影响因素进行分析。
季铵盐是一种重要的化学物质,被广泛应用于许多领域,如制备表面活性剂、柔软剂、干燥剂等。
准确测定季铵盐的含量对于保证其品质和有效应用具有重要意义。
1.2 文章结构本文共分为五个主要部分。
首先是引言,对本文的研究背景、内容和目的进行了概括介绍。
接下来将详细介绍两种常用的季铵盐含量测定方法,并给出实验步骤和结果讨论。
随后对季铵盐的应用领域进行了归纳总结,同时探讨了影响季铵盐含量的因素以及相关结果和讨论。
最后通过总结主要研究结果,并提出改进方向和研究局限性,来得出结论并展望未来发展。
1.3 目的本篇文章主要目的是系统介绍两种常见的季铵盐含量测定方法,并阐明其原理及操作步骤,以便于读者了解并选择适合自己需要的方法。
同时,对季铵盐的应用领域进行概述,并分析影响季铵盐含量的因素。
通过本文的研究结果和讨论,旨在为相关领域的研究者提供参考和借鉴,并对今后改进研究提出建议。
2. 季铵盐含量测定方法一2.1 原理介绍季铵盐通常是指在化学结构中存在季膦基(quaternary phosphonium)或季铵基(quaternary ammonium)的化合物。
测定季铵盐含量的方法主要是基于离子反应原理。
通过将待测样品中的季铵盐分子与特定试剂发生反应,可以转化成可以检测和计量的产物,进而确定季铵盐的含量。
2.2 实验步骤下面是测定季铵盐含量的方法一的实验步骤:步骤1: 样品制备首先,根据实验需求准备待测样品。
可以从不同来源获取样品,如水环境、土壤或化工产品等。
确保收集到足够数量和质量的样本,并进行必要的前处理步骤以去除干扰物。
步骤2: 试剂准备根据所选择的离子反应原理,准备相应的试剂溶液。
这些试剂通常是有机溶剂和无机离子组成,用于与季铵盐发生反应并产生可测量信号。
步骤3: 反应过程将待测样品与试剂溶液混合,使其发生反应。
季铵盐检测方法概述说明以及解释1. 引言1.1 概述本文旨在对季铵盐检测方法进行概述说明和解释,详细介绍了季铵盐的定义、特点以及其在各个应用领域中的重要性和目的。
同时,本文还将比较和评价常见的季铵盐检测技术,并对其灵敏度、准确性、成本和操作难易度以及适用范围等方面进行探讨。
1.2 文章结构本文分为五个部分:引言、季铵盐检测方法概述、常见季铵盐检测技术及原理解析、季铵盐检测方法比较和评价以及结论与展望。
接下来将依次介绍每个部分的内容。
1.3 目的季铵盐作为一类重要化学物质,在农业、环境保护、食品工业等领域具有广泛的应用。
然而,由于其生物毒性与人体健康和环境安全密切相关,因此对其进行有效的检测具有重要意义。
本文旨在通过对常见季铵盐检测方法的概述和比较,提供给读者了解不同方法间优缺点,以及未来发展的展望与建议,从而为季铵盐检测领域的研究和实践提供有价值的参考。
以上即为“1. 引言”部分的详细内容。
2. 季铵盐检测方法概述2.1 季铵盐的定义与特点季铵盐是一类含有四个有机基团和一个正电荷氮原子的离子化合物,属于季胺类物质。
其特点是具有较高的表面活性性质和抗菌能力,广泛应用于许多工业领域和消费品中。
2.2 季铵盐的应用领域季铵盐在各个行业中具有广泛的应用。
例如,在家居清洁产品、个人护理产品、水处理剂、农业杀菌剂、纺织品防腐剂等消费品生产中被广泛使用。
此外,季铵盐还在石化、制药、食品加工等工业生产中发挥重要作用。
2.3 季铵盐检测的重要性和目的由于季铵盐在各个领域中的广泛应用,对于安全性和环境影响的考虑显得尤为重要。
因此,季铵盐检测旨在准确评估产品和环境中的季铵盐含量,并根据结果采取相应措施保障用户健康和环境的可持续性。
此外,季铵盐检测也为相关行业研发提供合理依据,以确保产品的质量和安全。
以上是对于文章“2. 季铵盐检测方法概述”部分内容的详细解释与说明。
3. 常见季铵盐检测技术及原理解析3.1 离子色谱法:离子色谱法是一种常用的季铵盐检测方法,其基本原理是通过分离和检测样品中的离子。
十八烷基三甲基季铵磺酸盐分子式及作用1. 引言1.1 介绍十八烷基三甲基季铵磺酸盐十八烷基三甲基季铵磺酸盐,又称为十八烷基三甲基溴化铵,是一种阳离子表面活性剂。
其化学结构中含有长链脂肪烃基和季铵盐基团,使得其在水中具有良好的分散、乳化和抗静电性能。
这种化合物在工业生产和科研领域具有广泛的应用。
十八烷基三甲基季铵磺酸盐的分子式为C18H37N(CH3)3HSO4,化学结构为一个十八碳的烷基链与三个甲基和一个季铵盐基团的连接结构。
这种结构使得其在水中能够形成胶束结构,具有较好的分散性和乳化性,常用作表面活性剂。
其物理性质一般为白色或淡黄色固体,难溶于水,易溶于有机溶剂。
主要作用机制是通过阳离子表面活性剂的疏水性使其在水中形成微胶束结构,从而起到分散、乳化和表面活性的作用。
在化妆品、洗涤剂、染料、医药、油田等领域有着广泛的应用。
由于其具有一定的刺激性和毒性,需要注意安全使用,避免直接接触皮肤和吸入其气雾。
2. 正文2.1 分子式及化学结构十八烷基三甲基季铵磺酸盐是一种常用的表面活性剂,其分子式为C18H37(CH3)3N+R-SO3-。
R代表不同的烷基链结构,常见的为十六烷基或十八烷基。
该盐类化合物的化学结构如下图所示:\[CH_3(CH_2)_{16}CH_3CH_2-SO_3^-\]十八烷基三甲基季铵磺酸盐的分子中含有疏水性的烷基部分和亲水性的季铵磺酸盐部分。
这种结构使得它具有良好的表面活性和分散性,可在水相中形成胶体溶液,并具有良好的清洁、分散、乳化和消泡等特性。
其分子结构中的疏水烷基部分可以与油脂等疏水性物质结合,从而起到乳化分散的作用。
除了在清洁剂中的应用外,十八烷基三甲基季铵磺酸盐还可作为离子交换剂在水处理领域中起到去离子、除菌、抗菌的作用。
其独特的化学结构和多功能性质使得它在化工、医药、食品等领域得到广泛应用。
由于十八烷基三甲基季铵磺酸盐在使用过程中可能产生刺激性,因此在操作时需注意避免直接接触皮肤和眼睛,并确保充分通风。
阳离子表面活性剂含量的测定――溴酚蓝光度法溴酚蓝与阳离子表面活性剂定量反应生成蓝色络合物,用有机溶剂苯萃取后可用光度法测定。
试剂:1、0.04%溴酚蓝:40mg溴酚蓝溶于100mL含有1mL 0.1mol/L NaOH 的水中。
使用前配制。
2、10% Na2CO33、苯4、十六烷基三甲基溴化铵标准溶液:10微克/毫升。
准确称取0.2500g十六烷基三甲基溴化铵于小烧杯中,加水溶解后定容500mL。
从中移取5.00mL于另一500mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。
实验步骤:1、标准曲线的绘制分别移取0.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00mL标准溶液于分液漏斗中,加1mL0.04%溴酚蓝和5mL10% Na2CO3,混匀后加5.00mL苯,加塞振荡2分钟,静置分层,苯层移入干燥的10mL比色管中(不要最初的1mL)。
用1cm比色皿,在600nm波长处测定各溶液的吸光度。
以标准溶液的体积为横坐标,以吸光度值为纵坐标绘制标准曲线。
2、试样的测定准确称取0.10~0.15g试样于小烧杯中,加少量水溶解后,定量移入250mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。
从中移取2.00mL于分液漏斗中,加1mL0.04%溴酚蓝和5mL10% Na2CO3,混匀后加5mL苯,加塞振荡2分钟,静置分层,苯层移入干燥的10mL比色管中(不要最初的1mL)。
用1cm比色皿,在600nm波长处测定试液的吸光度。
在标准曲线上查出相应的体积V’,计算试样中阳离子表面活性剂的含量。
计算:计算:V’×10×10-6阳离子表面活性剂季铵盐含量%=――――---――×100%m s×2.00/250。
季铵盐阳离子单体是一类重要的有机化合物,通常具有一个或多个季铵基团。
季铵盐阳离子单体在许多领域都有广泛的应用,例如在化学反应中作为催化剂、在药物合成中作为中间体等。
季铵盐阳离子单体的合成方法主要包括亲核取代法和氧化法等。
亲核取代法是常用的合成方法,通过亲核试剂与卤代烷反应,在烷基链上引入季铵基团。
氧化法则是通过氧化剂将醇氧化成酮或酸,再与卤代烃发生亲核取代反应生成季铵盐阳离子单体。
季铵盐阳离子单体有许多潜在的应用,例如在药物合成中作为抗癌药物、抗菌药物的中间体等。
此外,季铵盐阳离子单体还可以用作表面活性剂、乳化剂、渗透剂等,在石油、化工、纺织等领域也有广泛的应用。
总之,季铵盐阳离子单体是一类重要的有机化合物,具有广泛的应用前景。
随着科学技术的不断发展,季铵盐阳离子单体的合成方法和应用领域也将不断拓展和完善。
同系物季铵盐离子液体阳离子的离子交换色谱法分析刘永强;陈倩;于泓;唐慧慧【摘要】建立了离子交换色谱-直接电导检测法分离测定3种同系物季铵盐离子液体阳离子(四甲基铵、四乙基铵和四丙基铵阳离子)的方法。
采用磺酸型阳离子交换色谱柱,以乙二胺-柠檬酸-乙腈为淋洗液,考察了淋洗液种类、浓度及色谱柱温度对3种阳离子保留的影响。
并根据测定对象不同,调整乙二胺浓度及乙腈含量以改善分离效果。
淋洗液中增加乙腈含量,可明显缩短四丙基铵阳离子的保留时间,并改善其色谱峰形。
季铵阳离子同系物的保留符合碳数规律。
优化的色谱条件为:流速1.0 mL/min,色谱柱温度40℃;以0.02 mmol/L乙二胺-0.12 mmol/L 柠檬酸( pH 4.0)为淋洗液分离测定四甲基铵;以0.2 mmol/L乙二胺-0.4mmol/L 柠檬酸-1%乙腈( pH 4.0)为淋洗液分离测定四乙基铵和四丙基铵。
所测阳离子的检出限( S/N=3)分别为0.015,0.22,1.88 mg/L,相对标准偏差(n=5)均小于2.3%。
将方法应用于表面活性剂和实验室合成的离子液体的分析,加标回收率为99%~104%。
本方法简单、准确、可靠,具有良好的实用性。
%A method of ion-exchange chromatography with direct conductivity detection to determine three homologous quaternary ammoniumcations( tetramethyl-ammonium cation,tetraethyl-ammonium cation and tetrapropyl-ammonium cation ) was developed. Three homologous quaternary ammonium cations were separated on a sulfonic acid base cation-exchange column using ethylenediamine-citric acid-acetonitrile as eluent. Effects of eluent types,eluent concentrations and column temperatures on retention and separation of three cations were discussed. The separations of the cations were im-proved by changing concentrationof ethylenediamine and acetonitrile in eluents. With the increase of acetonitrile concentration,the retention time of tetrapropyl-ammonium cation was obviously reduced, and the chromatogrophic peaks of the cations were improved. The retentions of homologous quaternary ammonium cations accord with carbon number rule. The suitable eluents for analysis of tetramethyl-ammonium cation and tetraethyl-ammonium,tetrapropyl-ammonium cations were 0. 02 mmol/L ethyl-enediamine-0. 12 mmol/L citric acid( pH 4. 0 )and 0. 2 mmol/L ethylenediamine-0. 4 mmol/L cit-ric acid-1% acetonitrile(pH 4.0),respectively. The flow rate and column temperature were 1. 0 mL/min and 40 ℃,respectively. The detection limits(S/N =3)for thr ee cations were 0. 015, 0. 22,1. 88 mg/L,respectively. Relative standard deviations(n=5)for peak areas were less than 2. 3% . The method was successfully applied in the determination of quaternary ammonium ionic liq-uids synthesized in chemical laboratory and surfacetant tetramethyl-ammonium hydroxide,with recov-eries of 99% -104% . The method issimple,accurate,reliable and practical.【期刊名称】《分析测试学报》【年(卷),期】2014(000)010【总页数】6页(P1154-1159)【关键词】季铵阳离子;离子交换色谱;电导检测;离子液体【作者】刘永强;陈倩;于泓;唐慧慧【作者单位】哈尔滨师范大学化学化工学院,黑龙江哈尔滨 150025;哈尔滨师范大学化学化工学院,黑龙江哈尔滨 150025;哈尔滨师范大学化学化工学院,黑龙江哈尔滨 150025;哈尔滨师范大学化学化工学院,黑龙江哈尔滨 150025【正文语种】中文【中图分类】O657.75;TQ113.79离子液体是有机阳离子和无机阴离子或有机阴离子构成的盐类化合物,在室温或接近室温下呈液态,因其具有许多优异性能,如蒸气压低、不可燃、稳定性好、溶解能力强、导电性好,在有机合成、催化、电化学、分析化学等领域的应用越来越广泛[1-9]。
收稿日期:2004211202 修回日期:2005202217
通讯联系人:王 复,男,高级工程师,主要研究方向:有机结构及成分分析.
第22卷第3期Vol.22 No.3分析科学学报JOURNALOFANALYTICALSCIENCE2006年6月June2006
文章编号:100626144(2006)0320312203
质谱法分析季铵盐型阳离子表面活性剂刘壮峻,陈卫东,朱凤英,王 复3(华东理工大学分析测试中心,上海200237)
摘 要:以电子轰击质谱法(EI/MS)与电喷雾质谱法(ESI/MS)相结合,分析季铵盐型表面活性剂。由于阳离子表面活性剂在水溶液中离解成正离子,可用电喷雾质谱的正离子模式(ESI+/MS)对其结构及组成进行鉴定,同时可判别季铵盐所含的Cl-、Br-、NO-3等阴离子。
关键词:电子轰击质谱;电喷雾质谱;季铵盐;阳离子表面活性剂中图分类号:O657.63;TQ423.12 文献标识码:A
1 前言阳离子表面活性剂在抗静电、杀菌、柔软和印染等方面有着广泛的应用[1]。常见的阳离子表面活性剂为含氮化合物,分为胺盐型和季铵盐型两大类。但季铵盐型表面活性剂在阳离子表面活性剂中最为重要,
产量也最大[2]。因季铵盐型表面活性剂具有不易挥发、极性强等特点,通常采用液相色谱[3]或离子色谱[4]进行分离分析,而其结构定性仍需采用红外光谱标样对照[5]。基于季铵盐型表面活性剂在水溶液中可离解成离子,故可采用电喷雾质谱法(ESI/MS)进行分析,而根据电喷雾质谱提供的分子量信息以及电子轰击质谱提供的碎片离子信息可对其结构进行鉴定[6,7]。
2 实验部分2.1 实验仪器与条件Micromass公司GCT飞行时间质谱仪(EI),电子轰击电压70eV;Micromass公司LCT飞行时间质谱仪(ESI);Harvard蠕动泵。质谱条件:电喷雾正离子模式ESI
+
,离子源温度80℃,脱溶剂温度120℃,
锥孔电压60V,毛细管电压3.3kV,扫描范围100~1500m/z;进样量:3μL/min。2.2 试剂氯化双癸基二甲基铵(含量≥80%),氯化十二烷基二甲基苄基铵(含量≥95%),溴化十二烷基二甲基苄基铵(含量≥95%),二甲基十六烷基羟乙基硝酸铵(含量≥60%),氯化十六烷基三甲基铵(含量≥70%),溴化十六烷基三甲基铵(含量≥70%)。以上试剂均由上海经纬化工有限公司提供。溶剂:50%甲醇/水溶液(V/V),甲醇(色谱纯),超纯水。
3 结果与讨论3.1 季铵盐型阳离子表面活性剂的质谱行为图1A是氯化双癸基二甲基铵的电子轰击质谱(EI/MS)图,未发现分子离子峰。m/z184、m/z58是由
α碎裂产生,其结构分别为:N
+CH2C10H21CH3、N+
CH2CH3CH
3。由m/z84-14n系列碎片峰可见,进
一步的碎裂发生在癸基上,亚甲基逐次丢失。以上结构信息有助于推测分子的构成,但是仍然缺少分子量
213第3期分析科学学报第22卷信息,须借助于电喷雾质谱(ESI/MS)方可获得。图1B为氯化双癸基二甲基铵的正离子电喷雾质谱。m/z326对应于[(C10H21)2N(CH3)2]+([M2Cl]+),m/z687、m/z689为二倍体离子[2M2Cl]+的两个同
位素峰,两峰的强度比近似于3∶1,同35Cl与37Cl的丰度比相符。
Fig.1 EI/MS(A)andESI+/MS(B)spectrumofdidecyldimethylammoniumchloride3.2 季铵盐阴离子的测定由电子轰击质谱可得到有助于结构解析的碎片离子信息。但对于具有相同阳离子基团、不同阴离子基团的季铵盐型阳离子表面活性剂而言,因阴阳离子之间以离子键相连,样品在电子轰击质谱测试的加热过程中即已分解,所得谱图实际上仅仅显示了季铵盐阳离子的质谱行为,互相之间极其相似。而借助于电喷雾质谱,则可以得到季铵盐阴离子的信息。分别对氯化十二烷基二甲基苄基铵、溴化十二烷基二甲基苄基铵进行正离子电喷雾质谱分析,结果显示两质谱图中都出现m/z304峰,皆来自于十二烷基二甲基苄基铵正离子。两者的不同之处在于,谱图的高质荷比端:氯化十二烷基二甲基苄基铵的ESI+/MS图中m/z643显示[2M2Cl]+的存在;而溴化十二烷基二甲基苄基铵的谱图中m/z687与m/z689的峰强度近似,符合79Br、81Br的丰度比,结合质荷比信息,
推断其来自[2M2Br]+。图2A、图2B分别为二甲基十六烷基羟乙基硝酸铵的电子轰击质谱和正离子电喷雾质谱,其结构为
NC16H33CH3CH2CH2OHCH3+NO-3。图2B中的m/z314、m/z342分别对应于[C16H33N(CH3)2CH2
CH22OH]+([M12NO3]+)及[C18H37N(CH3)2CH2CH2OH]+([M22NO3]+)。因产品原料为天然油脂十六
酸(软脂酸)与十八酸(硬脂酸)的混合物,故产品中含有十六烷基及十八烷基产物。按照质荷比与质量数的匹配关系,m/z690、m/z718对应于[2M12NO3]+及[M1+M22NO3]+。以上计算均涉及质量数差值62,
该差值来自于NO
-3,因无其它同质量数阴离子,可将其视为NO-
3的特征质量数。图2A中m/z58为铵类
化合物的特征碎片离子,结构式为N
+
CH2CH3CH
3;m/z296、m/z268
分别对应于结构式
N+CH2C18H37CH3、N+CH2C16H33CH3,
它们是由样品的阳离子脱去羟乙基而产生的。
Fig.2 EI/MS(A)andESI+/MS(B)spectrumofdimethylhexadecylhydroxyethylammoniumnitrate313第3期刘壮峻等:质谱法分析季铵盐型阳离子表面活性剂第22卷图3、图4分别为氯化十六烷基三甲基铵、溴化十六烷基三甲基铵的正离子电喷雾质谱。图3中的m/z284来自[C16H33N(CH3)3]+([M12Cl]+),m/z312对应于[C18H37N(CH3)3]+([M22Cl]+),根据季铵盐电喷雾质谱中可见两倍体加合离子峰的规律,推断高质荷比端强度较弱的谱峰m/z603、m/z631归属于氯加合离子[2M12Cl]+、[M1+M22Cl]+。由图4高质荷比端的3组近似等高峰可推断样品为溴化季铵盐,m/z647、675、703分别对应[2M12Br]+、[M1+M22Br]+、[2M22Br]+。
Fig.3 ESI+/MSspectrumofhexadecyltrimethylammoniumchloride Fig.4 ESI+/MSspectrumofhexadecyltrimethylammoniumbromide
综上可见:由电喷雾质谱中单倍体季铵正离子[M2X]+以及二倍体加合正离子[2M2X]+的质量数差值关系,可推算出季铵盐阴离子的质量数。由于常见阴离子一般具有不同的质量数,如Cl(35、37Da)、Br
(79、81Da)、NO3(62Da),据此可以推断该阴离子的归属。此外,依靠一些元素,如Cl
-、Br-的同位素峰强
度的特征信息,也可从另一侧面推测季铵盐所含的阴离子。由电喷雾质谱可快速有效地得到季铵盐所含阴离子的信息,并且可以得到样品的分子量信息。
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AnalysisofQuaternaryAmmoniumSaltCationicSurfactantsbyMassSpectrometry
LIUZhuang2jun,CHENWei2dong,ZHUFeng2ying,WANGFu3(AnalysisandResearchCenter,EastChinaUniversityofScienceandTechnology,Shanghai200237)
Abstract:EI/MSandESI/MSwereusedfortheanalysisofquaternaryammoniumsaltcationicsurfactants.Becausesuchsurfactantscanbedissociatedintoquaternaryammoniumcationandanioninsolution,itispossibletoanalyzeandcharacterizethembythepositivemodeofESI/MS,alsotodeterminetheanionwithinsurfactantmolecule,suchasCl-,Br-andNO-3.Thismethodcanbeusedtoanalyzethestructureofquaternaryammoniumsaltcationicsurfactants.Keywords:EI/MS;ESI/MS;Quaternaryammoniumsalt;Cationicsurfactant