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新型与特种表面活性剂(三)

发布时间:2017-06-19 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:748

1.松香类表面活性剂

松香是一种来源丰富、价格便宜的天然化工原料。它的主要成分是树脂酸(枞酸、长叶松酸和新枞酸等),利用它们的活性基团,可以合成一系列与脂肪酸、脂肪胺、脂肪醇类表面活性剂结构相似而又独具特色的表面活性剂产品。由于松香酸是天然产物,由其合成的一系列表面活性剂一般具有较好的生态性能,符合绿色表面活性剂的原料绿色化工要求。

松香类表面活性剂主要包括松香酸类阴离子表面活性剂(松香酸碱金属盐、松香酰磺酸盐类表面活性剂、N-酰基氨基酸类表面活性剂)、松香基非离子表面活性剂(松香酸(醇、酯)聚环氧乙烷化合物以及松香多元醇酯类表面活性剂、松香胺聚环氧乙烷醚、松香酸酰胺)、松香基阳离子表面活性剂(松香基季铵盐化合物)、松香基两性表面活性剂〔如含咪唑啉环类的两性表面活性剂)。

2.双长链精氨酸阳离子表面活性剂

高表面活性和多功能性以及生态相容性成为表面活性剂进步的标志,化学结构类似天然氨基酸类脂体的氨基酸表面活性剂受到重视。

氨基酸兼有羧基和氨基,本身是两性化合物。氨基上的氢原子被长链脂肪基取代就成为氨基酸表面活性剂。该类表面活性剂在等电点时,分子内的阴离子与阳离子平衡呈双离子或非离子状态,而随pH的变化可在阴离子与阳离子之间变化。主要有长脂肪链N-酰基-L-精氨酸甲酯类和精氨酸双取代阳离子。

3.双生表面活性剂

由连接在隔离基两端的两个相同双亲部分组成的表面活性剂被定义为双生(dimeric )或偶联(gemini)表面活性剂,有时也被称为二重连接(siamese)表面活性剂。早期研究中曾将双生阳离子称为双季铵盐表面活性剂,对离子型双生表面活性剂又称为双极(bipolar)表面活性剂。作为端基的间隔基团可以是柔性的或刚性的、亲水的或疏水的。两端的疏水基可以是烷基、烷烯基、烷基芳基等,也有碳氟链和碳-氟混合烷链的产品。含有酯基等易离解基团的双生物也是可分解表面活性剂。亲水基可以是阴离子、阳离子、非离子或两性离子,甚至可以是带有相反电荷的双亲水基。各种亲水基、疏水基和间隔基的不同组合决定了双生表面活性剂的多样性和多功能性,从而引起人们的关注。三联体或多联体表面活性剂本质上是双生体的延伸,与相应单体表面活性剂相比,双生体大多具有更强的表面活性和生物活性。

由各种疏水基、亲水基和间隔基的组合可以获得多种多样构造的双生表面活性剂,由完全疏水性间隔基连接亲水基并远离端基时呈现带有两条半疏水链的形态,也可以说是带支链的两端连接表面活性剂。像单体表面活性剂同系物中支化物表面活性低于直链异构体一样,两端连接表面活性剂的CMC较高而表面活性较低,由亲水性或部分亲水性间隔基连接的两端连接表面活性剂的表面活性 更低。

通常双生表面活性剂的研究也包括三联体及寡聚体表面活性剂。三联体表面活性剂由三个两亲部分通过间隔基连接在端基组装而成,寡聚体或多联体则由更多疏水基、亲水基和间隔基组装而成,本质上是双生体的延伸。这些联体表面活性剂通过2-2或3-3的组合可能产生与众不同的吸附形态和缔合形态,从而表现出与众不同的性能。这种2-2或3-3组合的表面活性剂存在相互作用并往往是协同效应或增效效应,因此双生表面活性剂以及三联体和寡聚体表面活性剂大多具有比单体表面活性剂更强的降低表面张力的效率和效能。通过选择结构也可以使其具有更好的溶解、分散、乳化、润湿和泡沫性能。

双季铵盐类是最早进行研究的双生表面活性剂,它们通过两分子烷基二甲基胺和适当的α,ω-二卤代烷一步反应制备,例如:

2C12H25N(CH3)2+XCH2CHOHCH2X→H25C12N+X-(CH3)2CH2CHOHCH2X-N+(CH3)2C12H25

该反应可在乙醇中进行,加热回流约48h。根据反应原料,也可以选择其他溶剂如丙酮异丙醇乙酸乙酯等,特殊情况还有使用甲基氰化物。

用1-O-烷基甘油与溴乙酸在酸催化下酯化反应,然后再与胺类反应,可制备带有双酯基的可分解阳离子双生表面活性剂。

4.反应性表面活性剂

反应性表面活性剂一端为反应性基团(通常是乙烯基或烯丙基),另一端为亲水部分,两个官能团之间必须有足够大的相对分子质量和疏水性。作乳化剂时参加反应形成聚合物,提供“自稳定”的聚合物乳液,使许多传统水基体系的油漆、表面涂层形成的薄膜具有良好的耐水性和耐擦洗性。

此外,反应性表面活性剂也可用于接枝聚合、复合材料中,以提高产品的性能,并赋予产品亲水、抗静电、防污等性能。反应性表面活性剂主要应用于涂料、胶黏剂、塑料、磁性材料和复合材料等方面。

5.分解性表面活性剂

表面活性剂基于其多种功能可广泛应用于不同领域,但在某些用途中表面活性剂的残留也会引起多种弊端,如泡沫、乳化等,其中环境影响越来越引起人们的重视。可分解型表面活性剂因含有在一定条件下可分解(裂解)的弱键,而具有更好的环境友好特性,同时可分解表面活性剂可以解除表面活性剂发挥作用后不希望出现的泡沫、乳化等情况,以及分解后的产物所产生的一些新功能,其开发和性能研究引起了国内外科学家的普遍注意,己成为目前研究的一个热点。可分解的表面活性剂按分解的方式可分为酸分解、碱分解、热分解和光分解等,按可分解官能团可分为缩醛型、缩酮型、热降解型、原甲酸酯类、紫外光敏感型、有机硅型、聚乙烯基醚-聚(N-酰基烯胺)嵌段共聚物和亚磺酸酯类。一些分解性表面活性剂现己工业化生产。

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