毕业论文开题报告
化学工程与工艺
一种双子表面活性剂的合成
一、选题的背景、意义
历史背景
对这种表面活性剂
【1】
进行研究始于1971年Bunton等，他们对烷基-α,ω-双二烷基双甲基
烷基溴化胺的表面性质和临界胶束浓度(cmc)进行了研究。并考察了对联结基团分别为亲水、疏水、柔性和刚性的双子表面活性剂的性质,这些表面活性剂被称为“双季铵盐”、“双子双表面活性剂”、“二聚表面活性剂”等，一直没有一个统一的名称。直到1991年Menger等合成了刚性基团联结离子头基的双烷烃链表面活性剂,他给这种类型的两亲分子起名：Gemini (天文学上称“双子星座”)表面活性剂。同年Rosen小组采纳了“Gemini”的命名，并系统合成和研究了氧乙烯或氧丙烯柔性基团联结的双子表面活性剂。Zana小组也以亚甲基链作为联结基团研究了一系列双烷基铵盐表面活性剂。
早期研究的双子表面活性剂比较简单,一般是联结基团连接两个头基和烷基链都相同的结构，1994年,Q.Huo等对联结基团连接的离子头基和烷基链不同的双子表面活性剂进行的研究,并考察了它们的应用价值。最近Reilko Oda”等又对联结基团连接碳氟疏水链的双子表面活性剂展开了研究。对双子表面活性剂的表面活性、界面性质、聚集数、增溶性质等方面的报道已相继出现，而对其他的一些性质研究和报道的较少，如：(1)双子表面活性剂的微观形态。(2)双子表面活性剂的特殊空间三维结构及其应用。(3)用于色谱分析有较好的分离效果。(4)和普通表面活性剂相比具有一些特殊的相变化行为。
表面活性剂的现状
据了解
【2】
，目前我国可生产约1600种各类工业表面活性剂，总产量为70万吨左右，可满足国
内需求的80%。 1、离子表面活性剂
【3】
80年代后期，我国阳离子表面活性剂象雨后象笋般蓬勃发展起来，虽然生产规模不大，但产品品种很多，目前全国有生产企业300多家，总能力在10万吨／年以上，但实际年产量不足2万
吨。
LAS、AES是阴离子表面活性剂中产量最大的两种产品，占阴离子表面活性剂产品的70%以上，特别是LAS在我国的用量占表面活性剂总用量的60%以上，这也说明我国经济和环保水平还比较低。我国现有78家工厂（不含5000吨／年以下的企业）可生产这两种产品，总生产能力已达100万吨／年，形成了严重供大于求的市场态势，很多工厂开工不足，造成严重亏损。 2、非离子表面活性剂
【4】
非离子表面活性剂中，醇醚系列产品产量最大，其中有AEO3、AEO7、AEO9等，其次是壬基酚聚氧乙烯醚NP-9、NP-10。
目前，全国共有乙氧基化生产装置102套，总生产能力已超过41万吨，其中引进装置的生产能力占60%以上，并且主要是来自意大利Press公司的第3代生产技术，产品结构比较类似，最大装置规模为6万吨／年。但由于对市场变化的适应能力较差，又受合资企业进口原料的冲击，多数装置严重开工不足，我国目前非离子表面活性剂的年产量只有7万吨左右。 3、两性表面活性剂
两性表面活性剂的发展在我国也已起步，产品主要以咪唑啉为主，此外还有含氮有机膦叔胺氧化物，但规模较小，有待发展。
二、相关研究的最新成果及动态
双子表面活性剂的研究最早始于20世纪70年代
【5】
。1971年Bunton等人合成了一族新型
两亲分子，其分子结构顺序为：长的碳氢链、离子头基、联结基团、第二个离子头基、第二个碳氢链，并且把它作为相转移催化剂使用，结果发现它比普通的阳离子表面活性剂具有更高的催化效率。
1988年后，日本Oskaa大学的Ok曲鲜络和他的同事们合成并研究了柔性联结基的若干双烷烃链表面活性剂。然而真正系统开展这类新型表面活性剂研究工作则是从1991年开始。该年Emery大学的Menger教授和Lihua等人合成并研究了刚性联结基团的双烷烃链表面活性剂，并给这种类型表面活性剂起名为Gemini。
Gemini surfactants Gemini
【6】
在天文学上的意思为双子星座，以此形象地表达这类表面活
性剂的分子结构特点。我国学者赵国玺也因此将其译为“双子表面活性剂双子表面活性剂的合成我国研究双子表面活性剂起步较晚，因此产品开发、性能研究及应用与国外相比尚有一定的差距。具有新颖结构的双子表面活性剂系列化合物的合成研究更受到重视。
1 阴离子双子表面活性剂
【7】
从1988年起，日本Osaka大学的Okahara研究小组[3]合成了
一系列阴离子型双子表面活性剂。由环氧氯丙烷与二醇（或二酚）反应制得的二环氧丙基醚作为联接链。之后又根据需要与溴乙酸、氯磺酸、丙磺内酯或磷酸反应分别得到了硫酸酯盐、磺酸盐、羧酸盐、磷酸盐型的双子表面活性剂。双子阴离子型表面活性剂的种类很多，主要有硫酸酯盐、磺酸酯、羧酸酯、磷酸酯型。
2 硫酸酯盐型（-OSO3M）和磺酸盐型（-SO3M）硫酸酯盐型表面活性剂
【8】
主要包括高级
脂肪醇硫酸酯盐和高级脂肪醇醚硫酸酯盐，此外还有硫酸化油、硫酸化脂肪酸和硫酸化脂肪酸酯等。硫酸酯盐型表面活性剂具有良好的发泡能力和洗涤性能，在硬水中性能稳定，水溶液呈中性或微碱性。其合成方法是先用相转移催化法合成二环氧化合物，再用长链的脂肪醇与二环氧化合物反应生成低聚二醇，最后在一定条件下，低聚二醇与氯磺酸或丙磺内酯反应生成硫酸酯盐或磺酸盐型双子表面活性剂，但其产率并不高。
为克服产率和产品纯度的缺陷，姚志刚等采用另一条合成路线，用牛磺酸钠与二溴乙烷反应得到乙二胺二乙磺酸钠，然后与油酰氯反应得到N,N′-双油酰基乙二胺二乙磺酸钠，大大提高了产率和纯度。贾卫红等以脱氢枞胺、α，ω-二溴代烷和2-溴乙基磺酸钠为原料制备了4种松香基磺酸盐双子表面活性剂N，N′-二乙基磺酸钠-N，N′-二脱氢枞基-α，ω-二胺。用傅里叶变换红外光谱、核磁共振波谱对系列目标产物的结构进行了表征，得出这四种表面活性剂具有良好的润湿性能和较低的CMC，其表面活性随分子结构中连接的亚甲基链长度的增加而增强。
硫酸酯盐型和磺酸盐型双子表面活性剂是目前较为常见的阴离子型双子表面活性剂，较适合工业化大规模生产，但该工艺的缺点是耗时长，合成过程的含硫化合物使用量大，会对环境造成一定的危害。因此，上述两种双子型表面活性剂的合成工艺条件还需要进一步优化。 3 羧酸盐型（-COOM）
【9】
最早合成的羧酸盐型表面活性剂是采用乙二胺、辛基氯化物和
氯乙酸为原料合成羧酸盐型双子表面活性剂，通过此基础反应，改变碳链长度和连接基长度，可以合成一系列化合物。它们具有很高的金属螯合性，耐硬水和良好的钙皂分散能力。关于羧酸盐型双子表面活性剂合成的报道目前在国内并不多见。杜恣毅等合成了一种含对苯氧基联接链的羧酸盐双子表面活性剂，研究了胶团化特性，结果表明该羧酸盐双子表面活性剂具有很低的CMC值和表面张力。其作为一种新型的洗涤添加剂将会有着很大的开发和应用潜力。 4 磷酸酯型（-OPO3M）磷酸酯双子表面活性剂的合成方法
【10】
主要有两种：一是在三乙
胺和四氢呋喃存在下，将二元醇与POCl3反应，搅拌下滴加脂肪醇，然后进行水解脱氯，最后用NaOEt/EtOH处理；另一种是把长链的醇磷酸化，生成磷酸单酯，再与季胺碱反应得到磷酸酯季胺盐，然后引入联接基团，酸化。近年来用磷酸或者多聚磷酸做磷酰化剂合成磷酸酯的研
一种双子表面活性剂的合成【开题报告】
