Page 89 - 《精细化工》2021年第8期

第 8 期 吴 珂，等: 增稠氨基酸表面活性剂的吡咯烷酮柠檬酸盐 ·1583·

建双吡咯烷酮头基（Gemini） [16] ；复配其他亲水性
表面活性剂，如十二烷基硫酸钠（SDS）、十六烷基
三甲基溴化铵（C16TAB） [17] 、十二烷基磺酸钠
（C12SNa）、烷基苯磺酸钠（LAS） [18-19] 等，可以
改善 N-长链烷基吡咯烷酮的水溶性；对五元环内酰
胺结构的吡咯烷酮进行季铵化反应 [20-22] ，也能提高
N-长链烷基吡咯烷酮的水溶性。在实际使用中也发
现，长链烷基吡咯烷酮在一些强酸（如 H 2SO 4、HNO 3、
HCl 等水溶液）中的水溶性得到明显改善 [11,23] ，表
现出阳离子表面活性剂的性质，而且易形成胶束等
类似的聚集体，说明吡咯烷酮的五元环内酰胺能够
与酸形成铵盐。因此，本文使用洗护用品中常用的
在 25 ℃下，将一水合柠檬酸（0.21014 g，
酸性调节剂柠檬酸与不同碳链长度的 N-长链烷基吡
1 mmol）分别与 C8P 或 C12P 以物质的量比 1∶1、
咯烷酮构筑了吡咯烷酮柠檬酸盐表面活性剂，考察
1∶2、1∶3 加入 25 mL 甲醇中，室温搅拌 24 h，得
了这些非共价键结合的阳离子表面活性剂的溶液表
到透明溶液。将所得溶液在 50 ℃下旋蒸以除去溶
面化学性能。
剂甲醇，得到吡咯烷酮柠檬酸盐表面活性剂，分别
另外，考虑到氨基酸表面活性剂的亲水头基较
命名为 HCA-1C8P、HCA-2C8P、HCA-3C8P、HCA-
大，在水溶液中易形成球形胶束而难以形成黏度较
1C12P、HCA-2C12P、HCA-3C12P，产物外观及产
大的蠕虫状胶束。增稠也成为目前工业应用的主要
率如表 1 所示。
难题之一，文献中大多通过与两性表面活性剂，如
月桂酰胺丙基羟磺甜菜碱 [24] 、月桂酰胺丙基甜菜 表 1 HCA-nC8P/HCA-nC12P 的外观与产率
碱 [25] 等进行复配来提高黏度。复配比例高，且需要 Table 1 Appearance and yield of HCA-nC8P/HCA-nC12P
进一步添加聚合物 [26] ，这样增加了商品的成本，性 表面活性剂 外观 产率/%
价比差。因此，本文还考察了吡咯烷酮柠檬酸盐对 HCA-1C8P 透明液体 98.58
质量分数为 15%的氨基酸表面活性剂月桂酰肌氨酸 HCA-2C8P 透明液体 99.02
钠（SLS）水溶液黏度的影响，以期进一步扩展 N- HCA-3C8P 透明液体 99.77
长链烷基吡咯烷酮的应用领域，也为解决氨基酸表 HCA-1C12P 乳白色黏稠状液体 98.12
面活性剂增稠的难题提供一种方案和参考。 HCA-2C12P 透明液体 99.49
HCA-3C12P 透明液体 99.15
1 实验部分
1.3 结构表征与性能测试
1.1 试剂与仪器 1.3.1 结构表征
N-十二烷基-2-吡咯烷酮（C12P，质量分数 99%）， 采用全反射傅里叶变换红外光谱仪测定 HCA-
上海阿拉丁生化科技股份有限公司；SLS〔质量分 nC8P/HCA-nC12P 样品以及原料 C8P、C12P 和一水
数 30%，w(NaCl)=0.1%〕，张家港格瑞特化学有限 合柠檬酸的红外谱图，波数范围：4000~400 cm 。
–1
公司；N-辛基-2-吡咯烷酮（C8P，质量分数≥99%）、 以氘代二甲基亚砜（DMSO-d 6 ）/MeOD 为溶剂采集
甲醇（CH 3 OH，质量分数≥99.5%）、一水合柠檬酸 1 HNMR 的光谱数据。
（C 6 H 8 O 7 •H 2 O，HCA，质量分数 99.5%），国药集 1.3.2 表面张力测定
团化学试剂有限公司。所有溶液均以超纯水配制。 以悬滴法测定（25±0.1）℃下不同浓度吡咯烷
AVANCEⅢ HD400 MHz 核磁共振波谱仪，瑞 酮柠檬酸盐表面活性剂水溶液的表面张力，用超纯
士布鲁克公司；Nicolet 6700 全反射傅里叶变换红外 水矫正仪器。首先用超纯水精确配制一系列不同浓
光谱仪，美国赛默飞世尔科技有限公司；OCA 40 度的表面活性剂水溶液，置于恒温水浴 25 ℃下恒
光学接触角测量仪，北京东方德菲仪器有限公司； 温 2 h 以上，然后由稀到浓逐一测定各溶液的表面
DHR-3 型旋转流变仪，美国 TA 公司；MP521 型实 张力（γ）。每个溶液的表面张力重复测定 3 次，以
验室 pH/电导率仪，上海三信仪器厂。 lgc 为横坐标，γ 为纵坐标作 γ-lgc 曲线，以切线法确
1.2 吡咯烷酮柠檬酸盐表面活性剂的制备 定各表面活性剂水溶液的临界胶束浓度（CMC）值，
制备路线如下所示： 计算相关的表面化学参数。