畢業(yè)論文-硬脂酸類陽(yáng)離子表面活性劑的指標(biāo)檢測(cè)

1、 EMBED PBrush 1本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))硬脂酸類陽(yáng)離子表面活性劑 的指標(biāo)檢測(cè)二級(jí)學(xué)院醫(yī)藥化工學(xué)院專 業(yè)應(yīng)用化學(xué)（精細(xì)化工方向）班 級(jí)2014（2）班學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師2018年 4 月誠(chéng) 信 聲 明我聲明，所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是本人在老師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我查證，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文（設(shè)計(jì)）中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。我承諾，論文（設(shè)計(jì)）中的所有內(nèi)容均真實(shí)、可信。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者（簽名）： 年 月 日硬脂酸類陽(yáng)離子表面活性劑的指標(biāo)檢測(cè)【摘要】 酯基季銨鹽是一種陽(yáng)離

2、子類表面活性劑，以硬脂酸為原料，經(jīng)酯化、季銨化合成。其具有良好的柔軟性、抗靜電性和降解性。這類表面活性劑在國(guó)內(nèi)外廣泛地應(yīng)用于柔軟劑并大受市場(chǎng)青睞。 本文以外購(gòu)的TE-90酯基季銨鹽為對(duì)照物，分別以三種路線合成相似的酯基季銨鹽硬脂酸三乙醇胺酯季銨鹽、柔軟劑A與柔軟劑B。并通過(guò)對(duì)其指標(biāo)的檢測(cè)，與對(duì)照物進(jìn)行對(duì)比后改進(jìn)條件。最后通過(guò)紅外光譜對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行定性的分析。研究結(jié)果表明：純硬脂酸做原料合成的產(chǎn)物過(guò)硬，往其中添加軟酯酸后，產(chǎn)物變軟。產(chǎn)物的顏色會(huì)隨與空氣接觸時(shí)間長(zhǎng)短發(fā)生變化，通過(guò)觀察樣品與對(duì)照物的紅外光譜圖，可以得出他們的特征峰基本相同，得到的為酯基季銨鹽產(chǎn)品?！娟P(guān)鍵詞】柔軟劑；陽(yáng)離子表面活性劑；酯基

3、季銨鹽；檢測(cè)Stearic Acid Cationic Surfactant Determination【Abstract】 Cationic surfactants such as ester quaternary ammonium salts. Among them, the cationic surfactant prepared by esterification and quaternization with stearic acid as raw material has good flexibility, antistatic property and degradability

4、. These surfactants are widely used at home and abroad as softeners and are very popular.The TE-90 ester quaternary ammonium salt purchased outside of this article was used as a control to synthesize similar ester quaternary ammonium salts-triethanolamine stearate quaternary ammonium salt, softener

5、A, and softener B, respectively, in three routes. And through the detection of its indicators, compared with the control to improve the conditions. Finally, the product was qualitatively analyzed by infrared spectroscopy.Research indicates:1. Pure stearic acid is used as a raw material to synthesize

6、 a product that is too hard. After soft ester acid is added thereto, the product becomes soft.2. The color of the product will change with the length of contact with the air.3. By observing the infrared spectra of the sample and the control, it can be concluded that their characteristic peaks are ba

7、sically the same, and the ester quaternary ammonium salt product is obtained.【Keywords】 softener cationic surfactant ester quaternary ammonium salt detection目 錄 HYPERLINK l _Toc3487 1 前言1 HYPERLINK l _Toc26806 1.1 陽(yáng)離子表面活性劑的概述1 HYPERLINK l _Toc11305 1.1.1 陽(yáng)離子表面活性劑的定義及性能1 HYPERLINK l _Toc24023 1.1.2 陽(yáng)

8、離子表面活性劑的實(shí)際應(yīng)用2 HYPERLINK l _Toc9773 1.2 陽(yáng)離子表面活性劑型柔軟劑2 HYPERLINK l _Toc188 1.2.1 季銨鹽型柔軟劑的發(fā)展現(xiàn)狀2 HYPERLINK l _Toc13127 1.2.2 季銨鹽型柔軟劑的分類2 HYPERLINK l _Toc32301 1.3 本課題研究設(shè)想3 HYPERLINK l _Toc14936 2 實(shí)驗(yàn)部分4 HYPERLINK l _Toc8688 2.1 實(shí)驗(yàn)原料和儀器4 HYPERLINK l _Toc32462 2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料4 HYPERLINK l _Toc13685 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器5

9、HYPERLINK l _Toc20776 2.2 酯基季銨鹽的制備5 HYPERLINK l _Toc2251 2.2.1 硬脂酸三乙醇胺酯季銨鹽的合成5 HYPERLINK l _Toc9375 2.2.2 柔軟劑A脂肪酸酯三乙醇胺季銨鹽的合成6 HYPERLINK l _Toc8222 2.2.3 柔軟劑B脂肪酸酯二乙醇胺季銨鹽的合成7 HYPERLINK l _Toc15135 2.3 酯基季銨鹽的分析方法7 HYPERLINK l _Toc4694 2.3.1 紅外光譜測(cè)定7 HYPERLINK l _Toc25071 2.3.2 產(chǎn)物固含量的測(cè)定8 HYPERLINK l _Toc

10、18838 2.3.3 PH的測(cè)定8 HYPERLINK l _Toc19645 2.3.4 酸值的測(cè)定9 HYPERLINK l _Toc7326 2.3.5 胺值的測(cè)定9 HYPERLINK l _Toc18924 2.3.6 粘度的測(cè)定10 HYPERLINK l _Toc12387 2.3.7 穩(wěn)定性的測(cè)定10 HYPERLINK l _Toc8778 2.3.8 柔軟性的測(cè)定10 HYPERLINK l _Toc19298 3 結(jié)果與討論10 HYPERLINK l _Toc18339 3.1 部分指標(biāo)數(shù)據(jù)表10 HYPERLINK l _Toc20592 3.2 柔軟性判斷11 H

11、YPERLINK l _Toc20687 3.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)季銨化的影響11 HYPERLINK l _Toc10148 3.4 紅外譜圖的分析13 HYPERLINK l _Toc15344 3.5 三種化合物表觀上的差異14 HYPERLINK l _Toc6616 3.6 結(jié)論15 HYPERLINK l _Toc26809 3.7 實(shí)驗(yàn)的不足之處與展望15 HYPERLINK l _Toc27571 參考文獻(xiàn)16 HYPERLINK l _Toc22430 致 謝17 HYPERLINK l _Toc22430 附 錄18 前言陽(yáng)離子表面活性劑的概述 陽(yáng)離子表面活性劑的定義及性能陽(yáng)離子

12、表面活性劑由親水性基團(tuán)和疏水性基團(tuán)構(gòu)成。一般陽(yáng)離子的表面活性劑的疏水基由含8-18個(gè)碳的烴基構(gòu)成，大多數(shù)的親水基團(tuán)時(shí)含氮原子的陽(yáng)離子，也有少數(shù)為含S或P原子的陽(yáng)離子。陽(yáng)離子表面活性劑因其親水基帶正電荷,所以它不僅具有一般表面活性劑的基本性質(zhì),而且還表現(xiàn)出一些特殊性能。這些特殊性能表現(xiàn)在其界面吸附作用上。在自然界中,一些物體的表面是帶負(fù)電荷的，如纖維、硅酸鹽、金屬及其氧化物、塑料以及生物細(xì)胞組織【1】。所以陽(yáng)離子表面活性劑親水基的正電與之相吸引可產(chǎn)生較強(qiáng)烈的相互作用,兩個(gè)離子緊緊地吸附在一起變成單分子吸附層，與之對(duì)應(yīng)就會(huì)使表面疏水。當(dāng)陽(yáng)離子表面活性劑濃度大于臨界膠束濃度cmc時(shí)，陽(yáng)離子表面活性劑

13、的疏水基團(tuán)被高濃度所吸引，親水基團(tuán)向外排列，此時(shí)形成親水層。然而，被第二層吸附的表面活性劑分子為疏水基，故吸附強(qiáng)度不如第一層的強(qiáng)，很容易就被洗脫。被覆蓋了表面的分子組成會(huì)因?yàn)殛?yáng)離子表面活性劑的脫落而改變【2】。利用該吸附層的特性，陽(yáng)離子表面活性劑在實(shí)際生活中有著廣泛的應(yīng)用,不僅作為日化產(chǎn)品柔軟劑，還被作為工業(yè)上的抗靜電劑、金屬緩蝕劑等,此外陽(yáng)離子表面活性劑因其結(jié)構(gòu)的多樣化還具備良好的殺菌、殺藻、防霉能力,而且對(duì)人體刺激少，用量微小，因此深受人們喜愛(ài)【4】。 陽(yáng)離子表面活性劑的實(shí)際應(yīng)用陽(yáng)離子表面活性劑可分為胺鹽、季銨鹽和雜環(huán)型三類，其中季銨鹽型陽(yáng)離子表面具有良好的水溶性、耐酸堿性，大部分具有殺菌

14、作用。由于大部分纖維表面帶負(fù)電荷，季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑所帶的正電荷與其中和，還有良好的抗靜電功效。當(dāng)運(yùn)用在紡織業(yè)時(shí)，它們可以在纖維表面形成疏水油膜，減少纖維的摩擦系數(shù)，使其具有柔軟、光滑的效果，又成為合成柔軟劑的最佳選擇。因陽(yáng)表面活性劑有很好的抗靜電性，刺激性小，還可用作接觸人體皮膚的護(hù)發(fā)產(chǎn)品中和紡織工業(yè)中的流平和固定劑。因其滅菌性，陽(yáng)離子類清洗劑常與非離子表面活性劑復(fù)配，制成滅菌消毒清洗劑。陽(yáng)離子表面活性劑型柔軟劑 季銨鹽型柔軟劑的發(fā)展現(xiàn)狀上個(gè)世紀(jì)，在市面上通常使用柔軟性好的雙十八烷基二甲基氯化銨(D1821)做織物柔軟劑。但是雙長(zhǎng)鏈烷基季銨鹽生物有降解差、生產(chǎn)成本較高、不易配制成高濃度的

15、產(chǎn)品,且在污水處理中還易被污泥吸附等缺點(diǎn)被一些西方國(guó)家禁用。隨著各國(guó)家環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)可降解型柔軟劑的需求日益增大。因酯基表面活性劑具有可降解型，全球都在大力研發(fā)這一類柔軟劑。然而這一類產(chǎn)品在我國(guó)開(kāi)發(fā)、研制較晚,至今仍未能廣泛地生產(chǎn)和應(yīng)用。因此開(kāi)發(fā)這種柔軟性能優(yōu)良而且能夠生物降解的新型紡織品柔軟劑具有現(xiàn)實(shí)意義。 季銨鹽型柔軟劑的分類烷基三甲基季銨鹽型 由高級(jí)脂肪酸合成腈再制成的長(zhǎng)鏈胺，R一般為C12C18，與氯甲烷和硫酸二甲酯反應(yīng)制得。主要用作消毒洗凈劑、纖維用抗靜電劑、均染劑、分散劑等。由于長(zhǎng)鏈?zhǔn)灏烦杀据^高，分子中只有一條長(zhǎng)鏈，柔軟效果并不理想，所以很少作為柔軟劑使用。雙烷基二甲基季銨鹽型

16、 由二烷基胺或二烷基甲基胺與氯甲烷在堿性介質(zhì)中進(jìn)行加壓加熱反應(yīng)而成，R一般為C12C18的直鏈長(zhǎng)基，人們熟知的D1821就是較早得到廣泛使用的柔軟劑之一，由于其性能優(yōu)良，至今在很多國(guó)家仍是受歡迎的品種。但是這類柔軟劑生物降解性太差，在環(huán)境中基本不會(huì)降解，容易造成環(huán)境污染，在一些歐洲國(guó)家，逐漸被禁止售賣和使用。咪唑啉季銨鹽型 咪唑啉季銨鹽的優(yōu)良成度僅次于長(zhǎng)碳鏈季銨鹽， 合成咪唑啉季銨鹽的原料一般用動(dòng)物油脂(如牛油、豬油)中制得的脂肪酸,與多胺如二乙基三胺或三乙基四胺等,經(jīng)?；㈤]環(huán),然后用硫酸二甲酯進(jìn)行季銨化制得。這類柔軟劑具有良好的去污、起泡、乳化等性能，廣泛地應(yīng)用于日化、紡織、印染等方面。含

17、酯基季銨鹽型 酯基季銨鹽的柔軟性最好，因有酯基還具備降解性，不易泛黃。不含烷基酚聚氧乙烯醚類化合物、甲醛，用量少，配制方便，具有極高的性價(jià)比【5】。是替代無(wú)法降解的舊型柔軟劑的最佳選擇，因此也成為了學(xué)者們重點(diǎn)研究的對(duì)象。本課題研究設(shè)想經(jīng)查閱文獻(xiàn)后發(fā)現(xiàn)合成酯基季銨鹽的路線大多是硬脂酸直接與三乙醇胺進(jìn)行再進(jìn)行季銨化反應(yīng)【3】。在合成酯胺的時(shí)候容易生成三種混合物。其中三酯會(huì)降低季銨鹽的柔軟性，單雙酯會(huì)提高柔軟劑的性能，其中雙酯的柔軟性能最好。因此本論文在合成酯胺時(shí)會(huì)控制脂肪酸：三乙醇胺的量為2:1。許多文獻(xiàn)已有報(bào)道關(guān)于硬脂酸三乙醇胺酯季銨鹽合成方法和最佳反應(yīng)條件【6】。為可以合成與目前市售酯基季銨鹽

18、相似的產(chǎn)物，本論文擬定了三條新的路線。合成產(chǎn)物后通過(guò)對(duì)各指標(biāo)的檢測(cè)，來(lái)確定路線的可行性。TE-90是韓國(guó)Sunjin公司生產(chǎn)的一款酯基季銨鹽柔軟劑。本論文和合成產(chǎn)物將與外購(gòu)的TE-90的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做對(duì)比，先從外觀上做到相似，再改變條件使指標(biāo)達(dá)到要求值。本研究旨在通過(guò)產(chǎn)物的各種指標(biāo)來(lái)判斷反應(yīng)物的反應(yīng)程度，以此為根據(jù)得到酯基季銨鹽的最佳合成工藝條件，希望能夠?yàn)槲磥?lái)的合成工藝提供數(shù)據(jù)支持與檢測(cè)方法。實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)原料和儀器 實(shí)驗(yàn)原料藥品名稱規(guī)格生產(chǎn)廠家異丙醇乙酸酐氫氧化鉀硬脂酸硬脂酸甲酯軟脂酸甲酯硫酸二甲酯三乙醇胺硫酸分析純分析純分析純分析純分析純分析純分析純分析純分析純九鼎化學(xué)廣州化學(xué)試劑廠天津市百世

19、化工有限公司成都市聯(lián)合化工試劑研究所國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司廣東翁江化學(xué)試劑有限公司上海賢鼎生物科技有限公司上海阿拉丁生化科技股份有限公司廣州化學(xué)試劑廠 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和儀器名稱規(guī)格型號(hào)生產(chǎn)廠家控溫磁力攪拌器電熱鼓風(fēng)干燥箱PH計(jì)移液槍粘度計(jì)紅外光譜儀SZCL-3B101-3AB型PHS-3D100-1000LSNB-2鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司天津市泰斯特儀器有限公司雷磁DRAGONLAB上海方瑞儀器有限公司酯基季銨鹽的制備 硬脂酸三乙醇胺酯季銨鹽的合成 實(shí)驗(yàn)步驟酯化反應(yīng)于三口燒瓶中稱取1mol的硬脂酸，將其熔化后加入1mol甲醇溶液，攪拌均勻后加入幾滴濃硫酸做催化劑，在65下，反應(yīng)2h后得到微

20、黃色溶液，冷卻后得乳白色固體。 酯交換反應(yīng)將乳白色固體加熱融化后倒入0.5mol三乙醇胺，再加入融化好的催化劑KOH。控制溫度在120左右，減壓蒸餾2h，得到三乙醇胺硬脂酸酯。季銨化反應(yīng)取上一步的產(chǎn)物，加入1mol異丙醇溶劑，加熱到產(chǎn)物熔化后，在回流攪拌條件下，用恒壓漏斗滴加0.9mol硫酸二甲酯進(jìn)行季銨化反應(yīng)，因反應(yīng)為放熱反應(yīng)，需控制反應(yīng)速度，保證反應(yīng)溫度在60左右。滴加完畢后，加熱到反應(yīng)溫度，在回流條件下反應(yīng)5h。反應(yīng)結(jié)束后得到雙硬脂酸甲酯羥乙基甲基硫酸甲酯銨，為蠟狀固體。 小結(jié)經(jīng)過(guò)幾次實(shí)驗(yàn)之后發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)物大多是無(wú)法流動(dòng)的深黃色蠟狀固體且底部有棕色液體。初步推測(cè)是因?yàn)轷セ磻?yīng)生成了水，水沒(méi)有

21、全部去除導(dǎo)致后續(xù)反應(yīng)出現(xiàn)副反應(yīng)。為避免水的生成，本論文嘗試將硬脂酸直接與三乙醇胺反應(yīng)，季銨化反應(yīng)不變，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中仍有流水狀棕色不明液體存在且凝固的部分與硬脂酸甲酯硬度一樣。后續(xù)又嘗試旋蒸去除分層或增加溶劑等條件，仍無(wú)法解決分層、過(guò)硬和顏色加深問(wèn)題，且產(chǎn)物狀態(tài)十分不穩(wěn)定，故嘗試用其他的方法制備。 柔軟劑A脂肪酸酯三乙醇胺季銨鹽的合成直接用脂肪酸甲酯進(jìn)行酯交換反應(yīng)可以有效地避免酯化反應(yīng)后產(chǎn)生水這一問(wèn)題。而將不同鏈長(zhǎng)的脂肪酸甲酯（硬脂酸甲酯、軟脂酸甲酯）按不同比例混合進(jìn)行投料，可有效改善產(chǎn)物過(guò)硬的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)步驟如下：于250mL三口燒瓶中準(zhǔn)確稱取7.96g（0.0267mol）硬脂酸甲酯、14.42

22、g0.0533mol）棕櫚酸甲酯、7.45g（0.05mol）三乙醇胺、0.030g氫氧化鉀固體，快速使溫度達(dá)到120，隨后降到90，反應(yīng)50分鐘。得到淡黃色透明液體。先在恒壓漏斗中注入5ml異丙醇，4.5ml硫酸二甲酯，在氮?dú)鈼l件下，緩慢滴加恒壓漏斗中的液體，保證體系溫度在5060。滴加完畢后繼續(xù)攪拌至溫度穩(wěn)定后，開(kāi)啟加熱裝置使液體加熱到65，到達(dá)溫度后，反應(yīng)5h。最終產(chǎn)物為淡黃色膏糊狀固體。 柔軟劑B脂肪酸酯二乙醇胺季銨鹽的合成脂肪酸與三乙醇胺反應(yīng)會(huì)生成單酯、雙酯和三酯混合物，其中雙酯的柔軟性是最好的，為避免生成三酯，此路線用N-甲基二乙醇胺替代三乙醇胺來(lái)合成理想的產(chǎn)物。硬脂酸和軟脂酸以1

23、:1比例混合后與甲醇在65度下冷凝回流10h。加入1%催化劑后，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下與N-甲基二乙醇胺以2:1的摩爾比進(jìn)行酯交換，保持130繼續(xù)反應(yīng)10h。在恒壓滴液漏斗中加入5ml異丙醇和4.5ml硫酸二甲酯，并在攪拌下逐滴加入，保證滴加過(guò)程溫度不超過(guò)65。滴加完畢后，攪拌10分鐘，然后在有著冷凝回流裝置的加熱套中加熱至65，保溫?cái)嚢杌亓鞣磻?yīng)5h。酯基季銨鹽的分析方法 紅外光譜測(cè)定 紅外光譜測(cè)定目的本論文利用紅外光譜儀用涂膜法對(duì)酯胺結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)定。本論文的目標(biāo)產(chǎn)物為帶雙酯的季銨鹽。通過(guò)查看紅外光譜圖，我們可以進(jìn)行外購(gòu)TE-90與兩種產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)檢測(cè)，確定合成的產(chǎn)物中是否存在酯基與雙酯。初次使用壓片法

24、，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品濕度太大，太油，無(wú)法再烘箱內(nèi)烘干并研磨，故改用涂膜法，先將其配成水溶液。實(shí)驗(yàn)操作取適量KBr顆粒，在烘箱中干燥。干燥后，在研缽中研細(xì)，注意順著一個(gè)方向研磨，可以避免破壞晶體結(jié)構(gòu)。磨成細(xì)粉狀。取模具，用乙醇擦拭干凈。安裝器具，把壓柱光面朝上放入，用藥品匙將樣品均勻放入，使其平鋪。將頂住加好，可輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)使樣品均勻鋪開(kāi)。將模具放在壓片機(jī)上，關(guān)緊放氣閥，加壓至80MPa以上，觀察是否漏氣，停留5分鐘。扭開(kāi)放氣閥，使壓力下降到0。取出模具。扭開(kāi)頂柱，將內(nèi)模塊放入另一個(gè)底座，裝上蓋子，放在壓片機(jī)上，放壓。打開(kāi)模具，小心取出壓好的壓片，放入藥片夾中。制作單純的溴化鉀壓片作為背景。配置樣品的水溶液

25、，滴12滴于壓片上，晃動(dòng)藥片夾使其均勻鋪開(kāi)。將藥片夾放入機(jī)器中，開(kāi)始測(cè)，得到紅外光譜。 產(chǎn)物固含量的測(cè)定測(cè)定原理使一定體積樣品在一定溫度下加熱一定時(shí)間后，以加熱后樣品質(zhì)量與加熱前樣品質(zhì)量的百分比值表示。測(cè)定步驟稱取1g試樣于燒杯中 ，放入已達(dá)到試驗(yàn)溫度的數(shù)顯電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)加熱，加熱150min后取出試樣，放入干燥器中冷卻至室溫后稱量并記錄重量。按式2-1計(jì)算產(chǎn)物的固含量： （2-1）式中：m2加熱后試樣的質(zhì)量，g;m1加熱前試樣的質(zhì)量,g;X代表固含量的百分?jǐn)?shù) PH的測(cè)定取0.1g樣品于燒杯中，加入攪拌子，配成1%水溶液，待其完全溶解后用PH計(jì)讀出讀數(shù)。 酸值的測(cè)定測(cè)定原理樣品中的酸與氫氧化

26、鉀發(fā)生中和反應(yīng)，通過(guò)氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的消耗量計(jì)算游離酸的含量。酸值，代表季銨化反應(yīng)進(jìn)行程度。游離酸的量是由未反應(yīng)的脂肪酸和硫酸二甲酯中帶入的少量硫酸單甲酯和硫酸決定的，表觀上代表了產(chǎn)品中叔胺鹽的產(chǎn)量。 測(cè)定方法稱取1g樣品于錐形瓶中，加入約70ml乙醇溶液，加熱使其溶解。滴入約6滴酚酞試劑，搖勻后立即用氫氧化鉀乙醇標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至溶液呈淡粉色，若30s后不變色，即為滴定終點(diǎn)。滴定過(guò)程中要保持樣品是溶解狀態(tài)【7】。硬脂酸的酸值（AV）以毫克每克（mg/g）表示， 式中：V樣品所消耗氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，單位為毫升（mL）;C氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度，單位為摩爾每升（mol/L）；56.

27、1氫氧化鉀的摩爾質(zhì)量，單位為克每摩爾（g/mol）;M樣品的質(zhì)量，單位為克（g） 胺值的測(cè)定測(cè)定原理利用了醋酸酐不與叔胺反應(yīng)的原理，加入醋酸酐可使伯胺、仲胺乙酰化。再加入異丙醇試劑，用來(lái)突出叔胺的滴定終點(diǎn)。最后以鹽酸乙二醇異丙醇標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，測(cè)得叔胺含量。測(cè)定方法取約0.2g樣品于燒杯中，使其在60度電熱爐上融化均勻后，緩緩加入10ml乙酸酐，混合均勻后在室溫下放置15min。然后加入30ml異丙醇溶液，攪拌均勻后，將校準(zhǔn)過(guò)的酸度計(jì)浸入液體中，用0.2mol/L鹽酸異丙醇-乙二醇溶液進(jìn)行電位滴定，繪制滴定曲線，以電位值的最大突躍為終點(diǎn)，記下所對(duì)應(yīng)的的體積V.【8】 式中：V為滴定試樣耗用鹽酸標(biāo)

28、準(zhǔn)溶液的體積，mL; c鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L m試樣的質(zhì)量，g； T胺值，mgKOH/g 粘度的測(cè)定配置5%的水溶液，放入攪拌子，充分?jǐn)噭蚝?，使用粘度?jì)的1號(hào)轉(zhuǎn)子，6轉(zhuǎn)/分或2號(hào)轉(zhuǎn)子，3轉(zhuǎn)/分的條件進(jìn)行檢測(cè)。需要注意的是在檢測(cè)前須檢測(cè)旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)是否正常。測(cè)定樣品的粘度時(shí)，必須要控制好樣品溶液的溫度，如溫度過(guò)高或過(guò)低會(huì)對(duì)產(chǎn)品粘度的測(cè)定準(zhǔn)確性有一定的影響。 穩(wěn)定性的測(cè)定配置濃度為5%的水溶液，加入0.1%的防腐劑卡松，充分?jǐn)噭蚝螅瑱z測(cè)粘度。封好瓶口后放入烘箱中，恒溫45度下靜置1星期，取出測(cè)其粘度。 柔軟性的測(cè)定經(jīng)對(duì)比，決定采用國(guó)內(nèi)外通用的主觀手感評(píng)價(jià)法【9】。選擇純白毛巾作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象

29、，分成3組，每組5條。先用自來(lái)水將毛巾完全浸泡5min，自然晾干待用。在容器中配置0.1%的樣品溶液，浴比為1:15，將試液加熱到50度，放入實(shí)驗(yàn)織物，浸泡20min后，取出后自然晾干。隨機(jī)請(qǐng)5人進(jìn)行評(píng)價(jià)，用打分的方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，滿分為5分，得分高代表柔軟性能優(yōu)良。結(jié)果與討論部分指標(biāo)數(shù)據(jù)表 固含量PH值酸值胺值(mgKOH/g）粘度（mPa.S）TE-908991%2.74.07.04.55058柔軟劑A90.33%2.89.92.8727柔軟劑B（待測(cè)）（待測(cè)）8.511.13（待測(cè)）柔軟性判斷對(duì)三種柔軟劑測(cè)試結(jié)果如下，自制的季銨鹽柔軟劑因?yàn)檫€有許多指標(biāo)未達(dá)標(biāo)，所以柔軟性并不能與市售的柔軟劑相

30、比。陽(yáng)離子表面活性劑的柔軟性取決于長(zhǎng)鏈?zhǔn)杷臄?shù)目，其陽(yáng)離子特性越強(qiáng)，柔軟性就越強(qiáng)。樣品編號(hào) 樣品處理分?jǐn)?shù)12345TE-904453319柔軟劑A4331415柔軟劑B231129反應(yīng)時(shí)間對(duì)季銨化的影響分別考察柔軟劑A、B在季銨化反應(yīng)時(shí)，胺值的數(shù)值變化可以推測(cè)出其季銨化所需要的時(shí)間。（1）柔軟劑A的胺值與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系經(jīng)篩選后得反應(yīng)物（酯胺：硫酸二甲酯）摩爾比為1:0.95，反應(yīng)溫度為65為最佳條件。在該條件下，分別取0h，2h，4h，6h，8h條件下的季銨化反應(yīng)產(chǎn)物，檢測(cè)其胺值，并作出胺值-反應(yīng)時(shí)間工作曲線，作圖如表3-3 3-3柔軟劑A胺值隨時(shí)間變化曲線因直接進(jìn)行酯交換反應(yīng)，反應(yīng)足夠完全，

31、起始胺值沒(méi)有過(guò)大，從4h開(kāi)始，曲線趨于平緩，可以看出，在5h左右就可以停止反應(yīng)，且胺值在標(biāo)樣的胺值范圍內(nèi)。（2）柔軟劑B的胺值與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系經(jīng)試驗(yàn)可得反應(yīng)物（酯胺：硫酸二甲酯）摩爾比為1:0.94，反應(yīng)溫度為65-70為最佳條件。在該條件下，分別取0h、2h、3h、4h、5h、8h的季銨化反應(yīng)產(chǎn)物，檢測(cè)其胺值，并作出胺值-時(shí)間的工作曲線，作圖如表3-4 3-4柔軟劑B胺值隨時(shí)間變化曲線通過(guò)胺值可以推算出反應(yīng)大概所需時(shí)間。不難看出季銨化反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，反應(yīng)快速進(jìn)行，等過(guò)了4h后，季銨化反應(yīng)差不多完全，在5h8h之間胺值變化不大。為使有毒物質(zhì)硫酸二甲酯可以反應(yīng)完全，且不消耗活性物質(zhì)，故選擇反應(yīng)時(shí)間為6

32、h。紅外譜圖的分析 3-4-1 TE-90紅外光譜圖圖3-4-2 柔軟劑A紅外光譜圖圖3-4-3 柔軟劑B紅外光譜圖由圖可知，三個(gè)產(chǎn)品在1660cm-1附近有吸收峰，可判斷為酯基中（）的伸縮振動(dòng)峰；TE-90和柔軟劑A在2900cm-1附近有兩個(gè)吸收峰，為亞甲基和飽和甲基的吸收峰。三幅圖在3000cm-1以外都有峰證明有雙酯的存在;在2854cm-1和2936cm-1峰表示了分子中存在季銨和叔銨。以TE-90的紅外光譜作為對(duì)照，不難看出柔軟劑A與TE-90的結(jié)構(gòu)最為接近。但它們?nèi)齻€(gè)都合成了我們所需要的目標(biāo)化合物雙酯季銨鹽。三種化合物表觀上的差異雖然經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，找到了合成產(chǎn)品的最佳條件，但在實(shí)驗(yàn)過(guò)

33、程中還是能看到他們明顯的理化性質(zhì)有差異。在配制水溶液的過(guò)程中，TE-90起泡力度比其他兩種都強(qiáng)。配成水溶液的時(shí)候，TE-90分散快，且混合好的水溶液更加清澈。在測(cè)量胺值的第一步融化過(guò)程中，柔軟劑B的熔點(diǎn)高于A與TE-90。TE-90與柔軟劑A在50度左右即可熔化均勻，柔軟劑B在80度左右才可熔化，且加入醋酸酐靜置后有絮狀物產(chǎn)生，加入異丙醇溶劑后，白色絮狀物消失。TE-90較柔軟劑A、B顏色更黃，有明顯的油狀溶劑且味道大。劉崇剛【10】提到其所制化合物極易變色，變成磚紅色粘稠物。在第一條反應(yīng)路線中也出現(xiàn)過(guò)。在第一步滴加濃硫酸時(shí)過(guò)量，直接將液體炭化，無(wú)法轉(zhuǎn)變回乳白色。在第三步時(shí)滴加硫酸二甲酯速度過(guò)

34、快，溫度飆升至100度，液體變從微黃透明變成褐色，且無(wú)法冷卻后凝固。在合成柔軟劑A、B時(shí)注意濃硫酸用量及硫酸二甲酯的滴加速度。結(jié)論通過(guò)指標(biāo)的對(duì)比，柔軟劑A在理化性質(zhì)上與TE-90更加相似，且柔軟劑A的合成工藝較為穩(wěn)定，可以嘗試進(jìn)行放大實(shí)驗(yàn)。三乙醇胺比二乙醇胺更適合做烷基化試劑。用單因素法著重考察了反應(yīng)時(shí)間與胺值之間的關(guān)系，有效地控制反應(yīng)合成所需要的時(shí)間。通過(guò)紅外光譜測(cè)得三種產(chǎn)物中都有酯基的特征峰，代表產(chǎn)物具備降解性。其PH與酸值某一指標(biāo)達(dá)標(biāo)的話，另一指標(biāo)也不存在太大的問(wèn)題。固含量與其溶劑含量有關(guān)，因一開(kāi)始就達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)，就沒(méi)有深入探討。實(shí)驗(yàn)的不足之處與展望因?qū)嶒?yàn)時(shí)間有限，經(jīng)驗(yàn)不足，仍未研究出能達(dá)到與TE-90達(dá)到同樣效果的柔軟劑，但證實(shí)了兩條路線是完全有可能合成性能優(yōu)良的柔軟劑的。在測(cè)量胺值過(guò)程中，因?yàn)槿芤浩鹗糚H就為3左右，為滴定增加的難度，每次滴加滴定液需在0.03毫升左右，測(cè)量的準(zhǔn)確性大大降低。季銨鹽合成工藝中雖然常用硫酸二甲酯作為烷基化試劑，但因?yàn)榱蛩岫柞ザ拘暂^大對(duì)身體和環(huán)境有影響，雖然控制添加比例，但從綠色化學(xué)角度來(lái)看，這不是一個(gè)很好的選擇。在季銨化過(guò)程中，使用異丙醇作溶劑會(huì)產(chǎn)生少許醚化物，影響產(chǎn)品的氣味，還有待進(jìn)一步的研究。在環(huán)保方面具有優(yōu)良降解性的酯基季銨鹽可以取代目前市場(chǎng)上主流的雙長(zhǎng)鏈烷基季銨鹽，如若可以找到更好地替代硫