Page 113 - 《精细化工》2020年第5期
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第 5 期           杭智军，等:  温度对 N-月桂酰肌氨酸与三乙醇胺反应反应产物结构及性能的影响                                  ·963·


                 浓缩液是继乳化油之后，发展起来的热力学稳                          三乙醇胺反应的理论研究及实际应用提供参考。
            定体系，主要由各种水性功能添加剂组成，具有优
                                                               1    实验部分
            异的润滑、稳定及防锈等功能，经过 10 多年的推广，
            浓缩液已成为煤矿液压支架的主要传动介质。作为液
                                                               1.1    试剂与仪器
            压支架的“血液”，浓缩液不仅需要具有良好的乳化
                                                                   三乙醇胺，无色液体，AR，西陇化工股份有限
            性，同时要具有良好的防锈性，因此，表面活性剂
                                                               公司；N-月桂酰肌氨酸，白色固体，质量分数 99%，
            等添加剂的选择是浓缩液性能发挥的关键环节。
                                                               广州天赐高新材料股份有限公司；1-丁基磺酸-3-甲
                 三乙醇胺由于氮原子上含有孤电子对而呈碱
                                                               基咪唑硫酸氢盐、氯化钠等其他试剂均为分析纯，
            性，可以与有机、无机酸反应生成阴离子型表面活                             上海泰坦科技股份有限公司；100 mg/L 的人工硬水
            性剂；同时，由于三乙醇胺分子中含有羟基，可以                             参照煤炭行业标准 MT 76—2011          [12] 自行配制。称取
            与有机酸反应生成酯型非离子表面活性剂，故反应                             1.23 g MgSO 4  • 7H 2 O、0.86 g CaSO 4  • 2H 2 O 和 0.33 g
            物配比不同，反应条件不同，所得产物结构有所不                             NaCl 溶于 1.00 L 去离子水中，静置过夜，第二天再
            同。所以，常用三乙醇胺与各类酸反应，生成性能                             稀释 10 倍，即得 100  mg/L 人工硬水；去离子水，
            优异的表面活性剂、润滑剂和防锈剂，用于液压传                             自制。
            动介质及金属加工液中，实现水基体系的乳化、润                                 C-MAG  HS7 数显型磁力搅拌器，德国 IKA 公
            滑及防锈等功效。                                           司；Nicolet  iS5 型傅里叶变换红外光谱仪，美国
                 随着添加剂工业发展的不断升级，绿色发展理                          Thermo  Scientific 公司；DRX  400MHz 型核磁共振
            念的不断提高和人们环保意识的不断增强，不仅关                             波谱仪、ESI-Q-TOF 型质谱仪，德国 Bruker 公司；
            注地面的环境污染，煤矿井下的环境问题同样受到                             JYW-200 型表面张力仪，承德鼎盛公司；气泵、流
            广泛的关注。因此，对液压支架用浓缩液的核心添                             量计、恒温水浴及带有气体扩散头的鼓气管均源于
            加剂提出了新的要求，高效绿色、一剂多用的复合                             BF-24 润滑油抗泡沫测定器（改进的泡沫测定仪），
            添加剂成为研究的重点。氨基酸系列表面活性剂具                             大连北方分析仪器有限公司；FE38 型电导率仪，美
            有良好的生物降解性、较好的配伍性及抗菌性等特                             国 Mettler Toledo 公司。
            点，已广泛应用于沐浴露、洗面奶、洗涤剂和牙膏                             1.2   方法
            等日用化学品中，同样可用于金属加工和液压传动                                 向 250  mL 反应瓶中加入三乙醇胺（14.9  g，
            介质等行业中       [1-4] 。N-月桂酰基肌氨酸盐作为常见的                0.1 mol），磁力搅拌并油浴升温至 75 ℃，用恒压漏
            氨基酸类表面活性剂，由电负性较大的 O、N 原子                           斗滴加预先融化的 N-月桂酰肌氨酸（27.1 g，0.1 mol），
            为中心的极性基团和以 C、H 原子组成的非极性基                           滴加完毕后，保温反应 1 h，降温得黄色针状固体产
            团构成。在溶液中，极性基团能够和金属离子发生                             物（42.0  g），即为产物 A，收率 100%；向通有 N 2
            螯合吸附，在金属表面形成单分子层的螯合膜，从                             的 250 mL 反应瓶中加入三乙醇胺（14.9 g，0.1 mol），
            而改变了金属的双电层结构，提高了金属离子化过                             再加入催化剂 1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢盐                   [13]
            程的活化能；而非极性基团则定向排列于金属表面，                            （0.87 g，相对于反应物总质量 2%），磁力搅拌并油
            形成一层疏水膜，覆盖在金属表面，使其得到保护，                            浴升温至 130 ℃，用恒压漏斗缓慢逐滴滴加融化的
            从而具有缓蚀效果。因此，N-月桂酰基肌氨酸盐不                            N-月桂酰肌氨酸（28.45 g，0.105 mol），滴加完毕后，
            仅具有氨基酸类表面活性剂的乳化等基本特性，同                             保温反应 1 h，三口烧瓶出口紧连一个干燥管，使反
            时还是一种良好的缓蚀剂             [5-7] ，作为浓缩液的添加            应过程中生成的水随 N 2 带出被干燥剂吸收而离开
            剂，可以同时实现乳化与防锈功能。                                   反应体系，使反应平衡向右移动，所得产物即为粗
                 目前，已有较多文献对 N-月桂酰基肌氨酸钠的                        产物 B。
            合成方法及性能作了较详细的阐述                 [8-11] ，而对 N-月         粗产物 B 用适量质量分数 10%的氢氧化钠溶液
            桂酰肌氨酸与三乙醇胺反应产物结构及性能的详细                             洗涤，使不溶于水的 N-月桂酰肌氨酸变成 N-月桂酰
            介绍报道甚少。虽然目前 N-月桂酰肌氨酸与三乙醇                           肌氨酸钠，再按饱和氯化钠水溶液与产物 B 体积比
            胺按一定比例经过简单的升温反应后，在金属加工                             2∶8 加入饱和氯化钠溶液，最后用分液漏斗分离，
            和液压传动介质等行业已进行了应用，但由于对产                             弃掉水相，以去除未反应的 N-月桂酰肌氨酸及催化
            物结构认识不够深入，往往出现产品性能不稳定，                             剂，再在所得的油相中加入无水硫酸镁，除去剩余
            波动性较大等问题，影响其实际应用效果。本文主                             的水，过滤后经柱层析分离提纯               [14-15] 得棕色油状液
            要研究反应温度对 N-月桂酰肌氨酸与三乙醇胺反应                           体（18.91 g）即为产物 B，产率 47.0%。
            产物结构及性能的影响，以期为 N-月桂酰肌氨酸与                               反应式如下所示：
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