Page 125 - 《精细化工》2022年第1期

第 1 期 丁 慧，等: 含有机反离子的双子季铵盐的合成与性能 ·115·

表现出更优异的表/界面活性、更好的抑菌杀菌性和 条件下，向封闭反应器中加入 22.2 g（0.10 mol）十
独特的聚集行为等 [2-3] 。所以在采油驱油、杀菌消毒、 二烷基二甲基叔胺，4.6 g（0.05 mol）环氧氯丙烷和
[4]
金属缓蚀以及无机材料合成领域应用广泛 。传统羟 9.7 g（0.05 mol）对甲基苯磺酸，然后加入正丙醇作
丙基双子阳离子表面活性剂的制备技术通常以烷基 为溶剂，其在体系中的体积分数为 50%。100 ℃反
[5]
叔胺、盐酸和环氧氯丙烷为初始原料 。在制备过 应约 10 h，减压蒸馏除去溶剂，经乙酸乙酯重结晶
–
程中由于盐酸对设备存在腐蚀性，且含 Cl 的季铵盐 3 次，可加入少量乙醇助溶。抽滤后得到白色固体，
对不锈钢材料也存在一定的腐蚀性。因此，探索利 即为双子季铵盐 GC-S。此外，根据文献[9]合成了
–
用有机酸作为原料进行双子季铵盐的合成很有必 结构类似的以 Cl 作为反离子的双子季铵盐 GC-Cl。
要。 两种表面活性剂的结构式如下。
研究人员已逐步着手探究反离子对季铵盐性质
[6]
的影响。JU 等 发现，不同烷基链长反离子的季铵
盐界面上的吸附扩散系数随着反离子碳链长度的增
加而增加。ZHANG 等 [7-8] 发现，6 种含有不同疏水
性反离子的季铵盐有明显不同的聚集和吸附行为。
将此系列季铵盐进行抑菌测试后发现，抑菌效果受
反离子疏水性的影响很小，这为无耐药性抑菌剂的
开发找到了创新之路。以有机酸取代盐酸制备双子
季铵盐不仅可以改善产品的性能，还可以减少对设
备的腐蚀且可拓展相关产品的种类。从微观角度上
来说，有机反离子取代可进一步增强产品的一些应
用性能，对此类反离子型双子季铵盐值得进一步深 1.3 表征与测试
1
入研究。 FTIR 和 HNMR 测试：利用傅里叶变换红外光
本文拟以十二烷基二甲基叔胺、环氧氯丙烷和 谱仪和核磁共振波谱仪来确定样品的化学结构。前
对甲基苯磺酸为原料，合成一种反离子为有机酸根 者采用 KBr 压片法；后者以氘代氯仿为溶剂，内标
的异丙醇基双子季铵盐 GC-S。采用正交实验考察合 为四甲基硅烷（TMS）。
1
成条件，通过 FTIR 和 HNMR 表征其结构。然后， 电喷雾质谱：采用电喷雾离子源，单四极杆质
进一步研究其表面活性与润湿、泡沫、乳化和抑菌 量分析器。主要运行参数：干燥气流速 40 L/h，干
性能，旨在为双子季铵盐的开发提供一定的理论数 燥气温度 300 ℃，雾化室压力 241.2 kPa，毛细管电
据。 压 2.90 kV，源内碰撞诱导解离电压（CID）30 V。
表面张力（ST）测试：按照文献[10]的方法，
1 实验部分 将表面活性剂配制成不同浓度的水溶液，采用环单

点法，在表面张力仪上获得数据。在(50.0±0.5) ℃
1.1 试剂与仪器
恒温下连续测量 3 次平衡表面张力。每次测量前，
十二烷基二甲基叔胺，化学纯，山东富斯特油
用乙醇和蒸馏水清洗铂金板，用酒精灯灼烧。每个
脂科技有限公司；环氧氯丙烷、对甲苯磺酸、盐酸
（质量分数 36%~38%）、NaOH、1，2-二氯乙烷，AR， 浓度的测量都有一定的时间间隔。该条件下去离子
天津市科密欧化学试剂有限公司；正丙醇、乙酸乙 水的表面张力为 70.0 mN/m。
酯、无水乙醇，AR，国药集团化学试剂有限公司。 润湿性能测试：（1）按照文献[11]的方法，将
Sigma 700 型表面张力仪，瑞典 Biolin 公司； 表面活性剂配制成不同浓度的水溶液，在接触角测
DSA25 型接触角测量仪，德国 Kruss 公司；罗氏泡 量仪上获得数据。在室温下，连续测量 3 次表面活
沫仪，中国日用化学工业研究院；Vertex-70 型傅里 性剂水溶液在石蜡膜上的接触角，每次测量前均更
叶变换红外光谱仪、Avance Ⅲ HD 400 核磁共振波 换石蜡膜；（2）参照 GB/T 11983—2008，将表面活
谱仪，德国 Bruker 公司；ZQ2000 电喷雾质谱仪， 性剂配制成质量浓度为 0.1 g/L 水溶液，室温下，测
美国 Waters 公司。 量原棉布片在该溶液中的自动下沉时间。
1.2 合成 泡沫性能测试：参照 GB/T 7462—1994，将表
面活性剂配成质量浓度为 2 g/L 水溶液，在罗氏泡
含有机反离子双子季铵盐 GC-S 的合成：在 N 2