Page 87 - 精细化工2019年第12期

第 12 期 郭 睿，等: 氟化季铵盐表面活性剂的合成及其表面活性 ·2415·

烷)=1.0∶1.3（NDAET 用量为 2.76 g），在 80 ℃下， 反应温度 90 ℃。在该条件下 NDAET-12 的产率为
考察了溶剂用量对 NDAET-12 产率的影响，实验方 86.75%。
法同 1.2.2 节，结果如图 7 所示。随着溶剂用量的增
加，NDAET-12 的产率逐渐增加。当溶剂用量为 表 2 正交实验方案与结果
20 mL 时，产率达到 88.00%，继续增加溶剂用量， Table 2 Scheme and result of orthogonal test
产率降低。可能是因为溶剂用量小于 20 mL 时，原 实验号 A B C D 产率/%
料溶解不均匀，当溶剂用量大于 20 mL 时，反应物 1 1 1 1 1 80.20
的浓度降低，分子之间的有效碰撞减少，导致产率 2 1 2 2 2 79.96
降低。所以溶剂用量的正交优化范围为 15~25 mL。 3 1 3 3 3 75.56
4 2 1 2 3 69.40
5 2 2 3 1 78.46
6 2 3 1 2 78.14
7 3 1 3 2 76.80
8 3 2 1 3 70.99
9 3 3 2 1 68.20
K 1 78.57 75.47 76.44 75.62
K 2 75.33 76.47 72.52 78.30
K 3 72.00 74.00 76.94 71.98
极差 R 6.57 2.47 4.42 6.32

图 7 溶剂用量对季铵盐产率的影响
Fig. 7 Effect of solvent dosage on the yield of NDAET-12 2.4 性能测试
2.4.1 热重分析
2.3 正交实验方案与设计 图 8 为在氮气气氛下 NDAET-12 的热重曲线。
采用正交实验优化反应条件，以 n（NDAET）:n
（溴代十二烷）（A）、反应温度（B）、反应时间（C）
和溶剂用量（D）为自变量，以 NDAET-12 产率为
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考察指标，设计 L 9 （3 ）正交实验表，因素水平表
见表 1。

表 1 正交实验因素水平表
Table 1 Orthogonal test factors and levels
A D
水平 B C
n(NDAET)∶ 溶剂用量
因素 反应温度/℃ 反应时间/h
n(溴代十二烷) /mL

1 1.0∶1.3 80 10 15 图 8 NDAET-12 的 TG-DTG 曲线
2 1.0∶1.4 90 11 20 Fig. 8 TG-DTG curves of NDAET-12
3 1.0∶1.5 95 12 25
由图 8 可知，第一阶段分解在 197~270 ℃，失
由表 2 可知，A 因素 3 个水平的优劣顺序为 重约 10%，在 223 ℃时失重速率最大。这是由于
K A1 >K A2 >K A3 ，B 因素 3 个水平的优劣顺序为 K B2 > NDAET-12 失去表面吸附的水所致；第二阶段在
K B1 >K B3 ，C 因素 3 个水平的优劣顺序为 K C3 >K C1 > 270~366 ℃，失重约 87.12%，在 333 ℃失重速率
K C2 ，D 因素 3 个水平的优劣顺序为 K D2 >K D1 >K D3 ； 最大，这是由于 NDAET-12 发生分解所致。表明
极差 R 的大小顺序为 A>D>C>B。由此可得出影响 NDAET-12 具有良好的热稳定性。
NDAET-12 产率的主要因素为：物料比>溶剂用量> 2.4.2 临界胶束浓度的测定
反应时间 > 反应温度，较优的合成条件组合为 使用爱丁堡 FS5 荧光光谱仪进行荧光测量。芘
A 1 D 2 C 3 B 2 。由此可得 NDAET-12 的最佳合成工艺条 为疏水性探针，其荧光光谱在 373、379、384、390、
件是：n(NDAET)∶n(溴代十二烷)=1.0∶1.3（NDAET 397 nm 处出现电子振动峰。第一电子振动峰与第三
用量为 2.76 g），溶剂用量为 15 mL，反应时间 12 h， 电子振动峰强度之比（I 1 /I 3 ）随着微环境的极性增加