【正文】 合成及性能研究畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)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(yīng)時(shí)間、物料配比和催化劑用量對產(chǎn)率的影響，對產(chǎn)物進(jìn)行分離提純，用紅外光譜對產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分：、反應(yīng)時(shí)間、物料配比和催化劑用量對產(chǎn)率的影響；2. 對產(chǎn)物進(jìn)行分離提純，用紅外光譜對產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。琥珀酸酐與蓖麻油酸聚乙二醇硼酸酯反應(yīng)過程中考察了催化劑用量、物料摩爾比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間及水解時(shí)間對反應(yīng)過程的影響。粗產(chǎn)品用環(huán)己烷洗滌提純，%。對產(chǎn)物的物理化學(xué)性質(zhì)及產(chǎn)物的保濕性和吸濕性進(jìn)行測試。關(guān)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。 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。 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。 Polyethylene glycol 。 Succinic acid base ricinoleic acid polyglycol ester Gemini.目 錄第一章 引言 1第二章 文獻(xiàn)綜述 3 Gemini表面活性劑的結(jié)構(gòu) 3 Gemini表面活性劑的特征 4 Gemini表面活性劑的合成進(jìn)展 4 Gemini表面活性劑的應(yīng)用及前景 5 7 8 9 10 10第三章 實(shí)驗(yàn)方案 12 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器 12 實(shí)驗(yàn)藥品 12 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備 13 實(shí)驗(yàn)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(jié)果與討論 19 硼酸與聚乙二醇的酯化反應(yīng) 19 20 20 反應(yīng)溫度和時(shí)間對反應(yīng)的影響 20 原料摩爾比對反應(yīng)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(jié)構(gòu)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(jié)論 35致謝 36參考文獻(xiàn) 37附錄 41附錄一 英文文獻(xiàn)原文復(fù)印件 41附錄二 英文文獻(xiàn)翻譯 42沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)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(zhì)。這種特殊的兩親結(jié)構(gòu)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(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)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(xué)品。近幾年對它們的研究日益深入，對其基本的物理化學(xué)性質(zhì)有了大致的了解。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(jié)構(gòu)中有兩個(gè)親水基和兩個(gè)親油基，并通過聯(lián)接基團(tuán)連接起來。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(zhì)更為優(yōu)異的根本原因。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(shí)驗(yàn)確定了較佳的反應(yīng)條件，并對合成的產(chǎn)品進(jìn)行了物化性質(zhì)的測定。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] 。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。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]。48沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 文獻(xiàn)綜述第二章 文獻(xiàn)綜述表面活性劑就是在加入量很少時(shí)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(xué)品。正是由于表面活性劑擁有許多的優(yōu)良應(yīng)用性能，從而在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，進(jìn)而成為工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中必不可少的一類化學(xué)品。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。典型的雙子型表面活性劑的結(jié)構(gòu)如下圖 從其分子結(jié)構(gòu)看，雙子表面活性劑類似于兩個(gè)普通單頭基表面活性劑分子的結(jié)合。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(gè)數(shù)量級, 而對于臨界膠束濃度( CMC ), Gemini表面活性劑約低兩個(gè)數(shù)量級, 具有很低的K raff點(diǎn)。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(zhì), 被譽(yù)為新一代的表面活性劑[1]。( 2)更易聚集生成膠團(tuán), 因而有更低的臨界膠束濃度。( 4)與普通表面活性劑(尤其是非離子表面活性劑)間的復(fù)配能產(chǎn)生更大的協(xié)同效應(yīng)。( 6)在很多場合是優(yōu)良的潤濕劑。( 8) Gemini表面活性劑具有較高的生物安全性。( 10)粘度變化大。Mengen[4]等于1991年合成了剛性基連接的雙離子頭基雙碳?xì)滏湵砻婊钚詣?并起名為Gemini(天文學(xué)用語,意為雙子星座)形象地描述了此類表面活性劑的結(jié)構(gòu)特征。Rosen等[ 5] 1996年提出, “成膠束前的自身締合”作用是Gemini型表面活性劑中普遍存在的現(xiàn)象。此后,人們才真正系統(tǒng)地開展了這方面的研究工作。從結(jié)構(gòu)上看,目前的m一s一m型Gemini表面活性劑,不論是離子型還是非離子型,其疏水鏈大多為碳?xì)滏?長度多為8一20個(gè)碳原子,有時(shí)含有氧、氟或苯環(huán))。剛性鏈(含有苯環(huán)單元)或柔性鏈(由烷基鏈連接而成)。同時(shí),多聚體型的Gemini表面活性劑的合成也成為研究者的工作熱點(diǎn)?，F(xiàn)舉例介紹Gemini表面活性劑在一些特殊領(lǐng)域中的應(yīng)用 在生物技術(shù)領(lǐng)域[11] 利用其在有機(jī)相中自發(fā)形成的反相膠束, 在一定條件下, 將水溶性蛋白質(zhì)提取至反向膠束的極性核中, 創(chuàng)造條件將其提取至另一水相, 實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移, 達(dá)到分離和提純的目的, 在酶等主物質(zhì)的分離、純化中必將發(fā)揮重要作用。 Gemini表面活性劑在件下可形成囊泡, 通過改變親水基團(tuán)類型、聯(lián)結(jié)基團(tuán)長度和性質(zhì)、烷烴鏈長和性質(zhì), 調(diào)整形成囊泡的大小、穩(wěn)定性、可降解性及生物相容性等[12] , 然后將藥物包裹后輸送到靶向細(xì)胞, 并盡可能達(dá)到緩釋目的, 目前主要通過磷脂或嵌段聚合的表面活性劑形成囊泡來實(shí)現(xiàn)。 新材料的制備[11117]Gemini表面活性劑作為制備納米材料模板劑和抗粘接劑的報(bào)道較多。Kunio等1998年用紫外線輻射含雙子表面活性劑的HauCl。Gemini表面活性劑有很好的增溶性質(zhì),故苯乙烯的微乳聚合用Gemini表面活性劑比傳統(tǒng)的表面活性劑要好。Rosen等研究了傳統(tǒng)表面活性劑和Gemini表面活性劑對2一蔡酚的吸附情況,結(jié)果發(fā)現(xiàn),吸附有Gemini表面活性劑的介質(zhì)比吸附有傳統(tǒng)表面活性劑的介質(zhì)對水中的2一蔡酚吸附量大、效率高?？梢灶A(yù)期,利用Gemini表面活性劑改性的上述(有機(jī)、無機(jī)納米)材料作廢物填埋的防滲添加劑,將其注入地下驅(qū)除地下水中非水液體和吸附深層土壤中的污染物是一種具有發(fā)展前景的治污手段。1985年Devinsky等和1989年Lissel等也將Gemini表面活性劑用作殺菌劑,Infante及其合作者曾報(bào)道Gemini表面活性劑N,N一雙(N一十二烷基一N,N一二甲基甘氨酸)1995年P(guān)avlfkova研究雙子含酯基Gemini表面活性劑的殺菌效果,發(fā)現(xiàn)連接基團(tuán)短的抗菌效果顯著?；蜣D(zhuǎn)染[223]曾有人用一些類脂類陽離子洗滌劑與DNA絡(luò)合并將基因轉(zhuǎn)染到哺乳動(dòng)物的細(xì)胞,從而也成功地揭示出相應(yīng)的蛋白質(zhì),有報(bào)道稱帶多價(jià)頭基的比單價(jià)類似物對基因轉(zhuǎn)染更有效,因此為了尋找更好的基因轉(zhuǎn)染劑,人們嘗試合成各種合適的Gemini表面活性劑。他們還合成了新的精氨酸型Gemini表面活性劑用于基因轉(zhuǎn)染。Achouri等研究了用連接基團(tuán)將長鏈二甲基叔胺連接起來的一類雙子表面活性劑抑制鐵在鹽酸中的腐蝕情況,并且隨著Gemini表面活性劑濃度增大阻腐效果也增大,在CMC濃度附近達(dá)到最大值。Gemini表面活性劑水溶性好,在巖石表面吸附量低,形成的膠束增溶油量大,與其它驅(qū)油助劑配伍性好,耐溫抗鹽。Gemini而表面活性劑水溶液獨(dú)特的流變行為,具有剪切稀釋特性,高剪切下粘度低,易泵注,在地層深處低流速下粘彈性恢復(fù),有利于擴(kuò)大驅(qū)油波及體積,提高采油率,因而在三次采油中具有巨大的應(yīng)用潛力。蓖麻油是一種黏稠、淡黃、不揮發(fā)性的工業(yè)用油[30]，主要成分為蓖麻油酸(順式1，2羥基十八碳9烯酸，分子式：C18H34O3，約占蓖麻油重量的80%~88%左右蓖麻油酸是由蓖麻油水解而得。它既可和酸又可和醇發(fā)生酯化反應(yīng)。其中以氧化反應(yīng)最為普通。蓖麻油及其一些衍生物在保濕劑中的作用：蓖麻油基本上由三蓖麻醇酸甘油醋組成，與其它油脂相比，這種分子結(jié)構(gòu)的均一性使得其熔程和粘度范圍小于其它油脂?？寡趸芰?qiáng)：蓖麻油及其一些衍生物由于有處于雙鍵β位的輕基而變得非常穩(wěn)定，不會產(chǎn)生酸敗。溫和無刺激作用：使用有粉刺基因的化妝品或化妝品組分，將加重或引起痊瘡，因此，這成為皮膚病專家和消費(fèi)者們?nèi)找骊P(guān)注的問題。例如，輕基硬脂酸季錢鹽和輕基硬脂酸辛醋，有降低十二烷基硫酸鈉的刺激性的奇妙作用。共溶性和顏料潤濕性好：化妝品往往是由多種性質(zhì)各異的原料在一定條件下混合而成,要求各組分間相溶性要好。聚乙二醇（polyethylene glycol）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。聚乙二醇又稱聚乙二醇醚，根據(jù)分子量大小不同，可從無色透明粘稠液體(分子量200～700)到白色脂狀半固體(分子量1000～2000)直至堅(jiān)硬的蠟狀固體(分子量3000～20000)，相對密度(20℃／20℃)～。易溶于水，溶于甲醇、乙醇、丙酮、醋酸乙酯、苯、甲苯、二氯乙烷、三氯乙烯等[38]。對酚類溶解能力強(qiáng)，當(dāng)皮膚上附有苯酚、甲酚時(shí)，可用分子量約400的聚乙二醇除去。吸濕性大。加熱至300℃產(chǎn)生斷裂或熱裂解[39]。閃點(diǎn)高，對金屑無腐蝕性。用作環(huán)氧樹脂和聚乙烯醇的增韌劑。性能：本系列產(chǎn)品無毒、無刺激性，具有良好的水溶性，并與許多有機(jī)物組份有良好的相溶性[40]。傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝采用以濃硫酸為代表的無機(jī)酸為催化劑, 使用硫酸作催化劑雖然活性高、價(jià)廉, 但存在選擇性差、副產(chǎn)品多、產(chǎn)品質(zhì)量差、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重,同時(shí)產(chǎn)生大量酸性廢水、污染環(huán)境等缺點(diǎn)。聚乙二醇(PEG)單硬脂酸酯的合成一般有兩種方法，即環(huán)氧化法和直接酯化法[42]。硼酸酯法可以很容易得到純的單酯，且收率高[43]。(600)單硬脂酸酯的合成方法，收率為80~85%。硼酸酯化法的主要特點(diǎn)是硼酸既容易與聚乙二醇酯化，同時(shí)酯化產(chǎn)物又容易水解。Gemini 表面活性劑由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)所具有的優(yōu)異性能，將逐漸的取代單頭基表面活性劑。但是Gemini 表面活性劑不可替代的性能已成為當(dāng)前表面活性劑領(lǐng)域研究開發(fā)的重點(diǎn)。國內(nèi)外已經(jīng)合成出了結(jié)構(gòu)各異的 Gemini 表面活性劑，并對其各種性質(zhì)進(jìn)行了研究，包括膠束形狀、聚集數(shù)、不同界面上的吸附、增溶、配伍性、潤濕性等等。所以我們設(shè)想使反應(yīng)不生成蓖麻油酸聚乙二醇雙酯，找到一種方法直接或間接的生成聚乙二醇單蓖麻油酸酯，這樣就會得到我們預(yù)期想要的產(chǎn)品了。本文以蓖麻油酸（Castor oleic acid）和聚乙二醇（Polyethylene glycol ）為原料，經(jīng)一系列反應(yīng)最終得到聚乙二醇單蓖麻油酸酯保濕劑。實(shí)驗(yàn)過程分四個(gè)階段：1）硼酸保護(hù)階段，即硼酸與聚乙二醇反應(yīng)，保護(hù)聚乙二醇的一個(gè)羥基，生成硼酸單聚乙二醇酯，確定了硼酸與聚乙二醇反應(yīng)摩爾比，反應(yīng)溫度，