【正文】 沈陽化工大學本科畢業(yè)論文題 目：琥珀酸基蓖麻油酸聚乙二醇酯雙子表面活性劑的合成及性能研究 畢業(yè)設計（論文）任務書應用化學專業(yè)0902 班學生：黃新華畢業(yè)設計（論文）題目：琥珀酸基蓖麻油酸聚乙二醇酯雙子表面活性劑的合成及性能研究畢業(yè)設計（論文）內容：以蓖麻油酸、聚乙二醇、琥珀酸酐為原料，合成了一種新型的雙子非離子表面活性劑，探討溫度、反應時間、物料配比和催化劑用量對產(chǎn)率的影響，對產(chǎn)物進行分離提純，用紅外光譜對產(chǎn)物進行結構分析。畢業(yè)設計（論文）專題部分：、反應時間、物料配比和催化劑用量對產(chǎn)率的影響；2. 對產(chǎn)物進行分離提純，用紅外光譜對產(chǎn)物進行結構分析。起止時間： 2013 年 3 月 2013 年 6 月指導教師： 簽字 年 月 日教研主任： 簽字 年 月 日學院院長： 簽字 年 月 日 摘要本文以蓖麻油酸、硼酸、聚乙二醇（600）和琥珀酸酐為原料，合成了非離子雙子表面活性劑—琥珀酸基蓖麻油酸聚乙二醇酯(SA RAPEG15)。琥珀酸酐與蓖麻油酸聚乙二醇硼酸酯反應過程中考察了催化劑用量、物料摩爾比、反應溫度、反應時間及水解時間對反應過程的影響。實驗結果表明，較優(yōu)的實驗條件為：聚乙二醇與硼酸反應合成硼酸單聚乙二醇酯的反應時間為2h，反應溫度120℃；蓖麻油酸與硼酸單聚乙二醇酯反應過程中,反應溫度140℃，反應時間2h，催化劑對甲基苯磺酸用量為原料總質量的1%；琥珀酸酐與蓖麻油酸聚乙二醇硼酸酯反應過程中，最佳配比琥珀酸酐):蓖麻油酸聚乙二醇硼酸酯=:2，反應溫度120℃，催化劑對甲苯磺酸用量為原料總質量的4%,水解時間為1 .5 h。粗產(chǎn)品用環(huán)己烷洗滌提純，%。用薄層色譜法分析產(chǎn)品純度，利用紅外光譜分析產(chǎn)物官能團結構。對產(chǎn)物的物理化學性質及產(chǎn)物的保濕性和吸濕性進行測試?！?表面張力CMC=、γCMC=,乳化815秒，親水親油平衡值HLB=，潤濕時間為71秒；吸濕性甘油遠遠比樣品要好得多，而保濕性甘油和樣品相近。關鍵詞：硼酸酯化法；蓖麻油酸；聚乙二醇；琥珀酸酐；琥珀酸基蓖麻油酸聚乙二醇酯雙子。 AbstractIn this paper, nonionic surfactant(SARAPEG15)was synthesized by using Castor oleic acid, boric acid, succinic anhydride and Polyethylene glycol (600) as main anhydride reaction with ricinoleic acid polyethylene glycol boric acid ester were investigated in the process of catalyst dosage, mole ratio, reaction temperature, reaction time and hydrolysis time on the influence of the reaction results show that the optimal experimental conditions for: polyethylene glycol (peg) and boric acid synthesis of boric acid single polyethylene glycol ester reaction time 2 h, the reaction temperature is 120 ℃。 Ricinoleic acid and boric acid single polyethylene glycol ester reaction process, reaction temperature 140 ℃, reaction time 2 h, the dosage of catalysts for methyl benzene sulfonic acid as raw material to 1% of the total mass。in the process of Synthesis of succinic acid ricinoleic acid glycol ester succinic anhydride: Ricino leic acid polyethylene glycol borate ester= : 2, reaction temperature was 120℃, reaction time was ,the dosage of catalysts for methyl benzene sulfonic acid as raw material to 4% of the total mass。 hydrolyzation time was h. The purification products was washed thick with cyclohexane ,the total yield was %. Using thin layer chromatography (TLC) analysis of product purity, and using the infrared spectrum to analysis product functional group structure.The chemical and physical properties of product and product moisture and moisture absorption were tested. The cloud point of the product obtained was ℃, the surface tension was CMC = , γCMC = mN/m, emulsifying was 815 seconds, the hydrophilic lipophilic balance was HLB = , Wetting time was71 seconds, hygroscopic glycerin is much better than the sample, and moisturizing glycerin and similar samples.Key words: boric acid esterification method。 Ricinoleic acid。 Polyethylene glycol 。 Succinic anhydride。 Succinic acid base ricinoleic acid polyglycol ester Gemini.目 錄第一章 引言 1第二章 文獻綜述 3 Gemini表面活性劑的結構 3 Gemini表面活性劑的特征 4 Gemini表面活性劑的合成進展 4 Gemini表面活性劑的應用及前景 5 7 8 9 10 10第三章 實驗方案 12 實驗藥品及儀器 12 實驗藥品 12 實驗儀器設備 13 實驗步驟 13 琥珀酸基蓖麻油酸聚乙二醇酯的合成 13 產(chǎn)品性能測定 16第四章 結果與討論 19 硼酸與聚乙二醇的酯化反應 19 20 20 反應溫度和時間對反應的影響 20 原料摩爾比對反應的影響 22 24 硼酸酯鍵的水解 26 27 薄層色譜分析 28 產(chǎn)物結構分析 30 性能測試 31 31 31 乳化力 31 32 吸濕性 32 保濕性 33第五章 結論 35致謝 36參考文獻 37附錄 41附錄一 英文文獻原文復印件 41附錄二 英文文獻翻譯 42沈陽化工大學學士學位論文 第一章 引言第一章 引言表面活性劑指加入很少量即能降低溶劑(一般為水)的表面張力，改變體系界面狀態(tài)，從而產(chǎn)生潤濕、乳化、起泡、增溶等一系列作用(或其反作用)的物質。表面活性分子由非極性部分和極性部分兩部分組成，是兩親分子，具有把水和油兩相連接起來的功能。這種特殊的兩親結構使表面活性劑擁有潤濕、乳化、增溶、發(fā)泡等一系列優(yōu)良的性能，從而在各個領域中得到了廣泛的應用，成為工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中必不可少的一類重要的化學品。20 世紀 70 年代中期，一類新型的表面活性劑被合成出來，因為其結構獨特，性能優(yōu)異，逐漸引起了人們的廣泛關注。近幾年對它們的研究日益深入，對其基本的物理化學性質有了大致的了解。該類型表面活性劑，因為結構上的特點而被形象的命名為Gemini（英文是雙子星之意）表面活性劑。Gemini 表面活性劑與普通表面活性劑的不同之處在于：它的分子結構中有兩個親水基和兩個親油基，并通過聯(lián)接基團連接起來。聯(lián)接基團的存在，使得兩個表面活性劑單體離子有著相當緊密的連接，其碳氫鏈間更容易產(chǎn)生強相互作用，即加強了碳氫鏈之間的疏水結合力，而且離子頭基間的排斥傾向由于受制于化學鍵力而被大大減弱。這就是Gemini 表面活性劑和普通單鏈單頭基表面活性劑相比較，一些性質更為優(yōu)異的根本原因。目前國內對非離子型 Gemini 表面活性劑的研究還不多，更多的僅僅是參考引用國外的研究成果。我們已蓖麻油酸、硼酸、聚乙二醇、琥珀酸酐為原料合成了一種新型非離子—雙子表面活性劑，通過實驗確定了較佳的反應條件，并對合成的產(chǎn)品進行了物化性質的測定。蓖麻油酸是由蓖麻油水解而得。蓖麻油是世界上十大油料和四大不可食用的油料作物之一,其是一種天然脂肪酸的甘油三酸酯, 是植物油中唯一含有羥基的植物油,脂肪酸中的主要成分為蓖麻油酸: CH3(CH2)5CH(OH)=CH(CH2)7COOH約占90%[1] 。由于蓖麻油分子中含有豐富的雙鍵、羥基、羧基等活性官能團, 所以可發(fā)生水解、加成、酯化、氧化、裂化、環(huán)氧化、?；戎T多化學反應, 其下游產(chǎn)品的綜合開發(fā)可獲得數(shù)百種精細化工基本原料[2]。聚乙二醇是分子量高于200的乙二醇高聚物的統(tǒng)稱，俗稱PEG，分子式為H[OCH2CH2]nOH。其毒性小，具有良好的水溶性、分散性、保濕性、抗靜電性等特殊性能，在醫(yī)藥、化妝品、建筑、紡織等多個行業(yè)有著廣泛的應用。聚乙二醇一般配成水溶液使用, 聚乙二醇水溶液中的溶解氧將會影響其使用效果[3]。在農(nóng)業(yè)上, 用一定分子量的聚乙二醇水溶液作為種子的處理劑可促進種子發(fā)芽,聚乙二醇水溶液中的溶解氧會影響種子的發(fā)芽率[4]。48沈陽化工大學學士學位論文 第二章 文獻綜述第二章 文獻綜述表面活性劑就是在加入量很少時即能改變體系的表面（界面）狀態(tài)，大幅度降低溶液（一般為水）的表面張力（或液/液界面張力），從而產(chǎn)生潤濕或反潤濕、乳化或破乳、分散或凝聚、起泡或消泡以及增溶等一系列作用的化學品。表面活性劑所起的這些特殊的作用稱為表面活性。正是由于表面活性劑擁有許多的優(yōu)良應用性能，從而在各個領域中得到了廣泛的應用，進而成為工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中必不可少的一類化學品。特點：由非極性部分和極性部分兩部分組成，是兩親分子，具有把水和油兩相連接起來的功能。按離子類型分為：①陰離子表面活性劑、②陽離子表面活性劑、③兩性表面活性劑、④非離子表面活性劑。 Gemini表面活性劑的結構雙子表面活性劑分子中含有兩個疏水基團、兩個親水基團和一個連接基,連接基可以是親水性的,也可以是疏水性的。典型的雙子型表面活性劑的結構如下圖 從其分子結構看，雙子表面活性劑類似于兩個普通單頭基表面活性劑分子的結合。 Gemini表面活性劑的特征Gemini表面活性劑由于其獨特的分子結構, 具有比單鏈的單離子頭基組成的普通表面活性劑高得多的表面活性[1]。例如: 和普通的單離子頭基表面活性劑相比, 表征其降低表面張力效率的C20值,Gemini表面活性劑約降低了3個數(shù)量級, 而對于臨界膠束濃度( CMC ), Gemini表面活性劑約低兩個數(shù)量級, 具有很低的K raff點。 良好的泡沫穩(wěn)定性、鈣皂分散力、潤濕、增溶、抗菌和洗滌能力等。因此與傳統(tǒng)的單離子頭基表面活性劑相比, Gemini表面活性劑有非常優(yōu)異的性質, 被譽為新一代的表面活性劑[1]。實驗表明, 在保持每個親水基團聯(lián)接的碳原子數(shù)相等條件下, 與單烷烴鏈和單離子頭基組成的普通表面活性劑相比, Gemini表面活性劑具有如下特征性質[3]：( 1)更易吸附在氣/液表面, 從而更有效地降低水的表面張力。( 2)更易聚集生成膠團, 因而有更低的臨界膠束濃度。( 3)具有很低的K raft點。( 4)與普通表面活性劑(尤其是非離子表面活性劑)間的復配能產(chǎn)生更大的協(xié)同效應。( 5)具有良好的鈣皂分散性能。( 6)在很多場合是優(yōu)良的潤濕劑。( 7)降低水溶液表面張力的傾向遠大于聚集生成膠團的傾向。( 8) Gemini表面活性劑具有較高的生物安全性。( 9)形成的囊泡具有很好的耐溫穩(wěn)定性。( 10)粘度變化大。 Gemini表面活性劑的合成進展1971年Bunton等率[6]先合成了一組陽離子型Gemini表面活性劑,不過在當時沒有引起人們的重視。Mengen[4]等于1991年合成了剛性基連接的雙離子頭基雙碳氫鏈表面活性劑,并起名為Gemini(天文學用語,意為雙子星座)形象地描述了此類表面活性劑的結構特征。Rosen小組[5]采納了“Gemini”的命名,并系統(tǒng)合成和研究了氧乙烯及氧丙烯柔性基團連接的Gemini表面活性劑。Rosen等[