以馬來酸酐為聯(lián)接劑，蓖麻油酸、聚乙二醇（n=10、15、20）為原料合成一系列新型的非離子表面活性劑——馬來酰蓖麻油酸聚乙二醇酯（MARAPEG-n），研究聚乙二醇不同聚合度（n）對(duì)產(chǎn)物物化性質(zhì)的影響。結(jié)果表明：當(dāng)聚乙二醇的聚合度n=10，15，20時(shí)，MARAPEG-n表面張力范圍為32.84——51.93 mN/m，臨界膠束濃度范圍為0.029——0.096 g/L，HLB值的范圍為12.84——15.14，乳化時(shí)間范圍為1063——706 s，潤濕時(shí)間范圍為640——865 s，濁點(diǎn)范圍為20——71℃。

雙子表面活性劑（Gemini surfactants）是由間隔基團(tuán)通過化學(xué)鍵聯(lián)接兩個(gè)疏水基團(tuán)和兩個(gè)親水基團(tuán)的離子頭基構(gòu)成的一類新型表面活性劑。近年來，由于雙子表面活性劑降低水溶液的表面張力強(qiáng)，具有低的臨界膠束濃度及好的水溶性等優(yōu)點(diǎn)而成為國際上研究最多最熱的表面活性劑之一。

對(duì)于雙子表面活性劑的性質(zhì)探討過程中發(fā)現(xiàn)，聯(lián)結(jié)基團(tuán)的結(jié)構(gòu)及種類對(duì)雙子表面活性劑的性能有著不可忽略的影響。羅利娟等合成系列陰離子雙子表面活性劑，并研究聯(lián)接基亞甲基鏈的長短對(duì)雙子表面活性劑表面活性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著亞甲基鏈的增長，親水基間的相互斥力降低，雙子表面活性劑的臨界膠束濃度（cmc）值先減小后增大。2006年，譚中良等合成了系列聯(lián)接基不同的陰離子孿連表面活性劑，并測(cè)定其表面活性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，孿連表面活性劑的表面活性隨著其聯(lián)接基鏈的增大而增強(qiáng)，但聯(lián)接基中引入氧原子則會(huì)降低其表面活性。

本文以聚乙二醇（聚合度n=10、15、20）與蓖麻油酸為原料，馬來酸酐為聯(lián)接劑合成了系列非離子雙子表面活性劑MARAPEG-n（n=10、15、20），通過測(cè)試其表面張力、臨界膠束濃度、乳化力等物化性能，研究了聚乙二醇聚合度對(duì)雙子表面活性劑物化性能的影響。

1、實(shí)驗(yàn)部分

1.1試劑

蓖麻油酸（CP），聚乙二醇400（CP），聚乙二醇600（CP），聚乙二醇800（CP），馬來酸酐（AR），硼酸（AR），氫氧化鈉（AR），無水乙醇（AR），乙酸乙酯（AR），吡啶（AR），對(duì)甲苯磺酸（AR），酚酞指示劑（AR），正丁醇（AR），醋酸鈉（AR），苯（AR），液體石蠟（AR），1,4-二氧六環(huán)（AR）。

1.2馬亞酰蓖麻油酸聚乙二醇馬來酸酯的合成

1.2.1實(shí)驗(yàn)方法

先將硼酸與聚乙二醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，對(duì)聚乙二醇的一端羥基進(jìn)行保護(hù)，然后蓖麻油酸與聚乙二醇的另一端羥基進(jìn)行酯化反應(yīng)，生成蓖麻油酸聚乙二醇硼酸酯，再用馬來酸酐與蓖麻油酸聚乙二醇硼酸酯中的仲羥基進(jìn)行酯化反應(yīng)，最后將硼酸酯鍵水解，得到馬來酰蓖麻油酸聚乙二醇酯。

1.2.2實(shí)驗(yàn)步驟

（1）聚乙二醇與硼酸的酯化

將0.12 mol聚乙二醇和0.04 mol硼酸依次裝入帶有攪拌器、分水器、回流冷凝器的三口燒瓶中，并連接減壓裝置。加熱至120℃，在負(fù)壓下進(jìn)行反應(yīng)至出水量不變，酯化過程如下所示：

（2）蓖麻油酸與聚乙二醇硼酸酯的酯化

待反應(yīng)液冷卻至50℃，向反應(yīng)液中加入0.12 mol蓖麻油酸與催化劑對(duì)甲基苯磺酸（PTS的質(zhì)量為蓖麻油、聚乙二酸與硼酸總質(zhì)量的1%），升溫至140℃，在負(fù)壓下進(jìn)行反應(yīng)，至體系酸值不變，酯化過程如下所示：

（3）馬來酸酐與蓖麻油酸聚乙二醇硼酸酯的酯化

待反應(yīng)液冷卻至室溫，向反應(yīng)液中依次加入0.06 mol馬來酸酐，PTS（PTS的質(zhì)量為蓖麻油、聚乙二酸與硼酸總質(zhì)量的3%）與50 mL苯，升溫至110℃，反應(yīng)至出水量不變，酯化過程如下所示：

Y為—CH==CH—

（4）硼酸酯鍵的水解

向上述溶液中加入固體醋酸鈉中和催化劑對(duì)甲基苯磺酸，然后再加入20 mL蒸餾水，在100℃下，水解至實(shí)測(cè)羥值（提純后產(chǎn)品的羥值）與理論羥值（目標(biāo)產(chǎn)物的理論計(jì)算值）接近并趨于不變。趁熱倒入分液漏斗中，加入飽和食鹽水，靜止分層，下層為對(duì)甲基苯磺酸鈉、少量未反應(yīng)的聚乙二醇和馬來酸酐的水溶液。取上層溶液，加入少量的乙酸乙酯萃取，靜止分層，少量未反應(yīng)的蓖麻油酸溶于上層乙酸乙酯溶液中。向下層溶液中加入無水硫酸鎂干燥，抽濾，減壓蒸餾出殘留的乙酸乙酯，得到黃色黏稠液體即目標(biāo)產(chǎn)物，水解過程如下所示：

采用HG/T 2609-95乙酰化法和HG/T 2809-95酸堿滴定法分別測(cè)定體系的羥值和酸值。

1.3性能測(cè)定

1.3.1表面張力及臨界膠束濃度

采用最大泡壓法測(cè)定所合成的表面活性劑的表面張力及臨界膠束濃度。

1.3.2HLB值測(cè)定

稱取0.2 g表面活性劑，將其溶解在20 mLV（1,4-二氧六環(huán)）∶V（苯）=22.5∶1的混合溶劑中，用蒸餾水滴定至明顯可見渾濁，記錄所需的水量W/mL，代入下式，計(jì)算HLB值。

HLB=23.64lgW-10.16

1.3.3乳化力測(cè)定

稱取40 mL質(zhì)量濃度為1 g/L的表面活性劑試樣水溶液和40 mL液體石蠟于配有玻璃塞的三角瓶內(nèi)。捏緊玻璃塞，上下劇烈振動(dòng)5下，靜止1 min，再同樣振動(dòng)5下，靜止1 min，重復(fù)5次。將乳濁液倒入100 mL量筒中，水油兩相逐漸分開，至水相分出10 mL時(shí)，記錄分出的時(shí)間。

1.3.4濁點(diǎn)測(cè)定

采用GB/T 5559-93的方法測(cè)定濁點(diǎn)。

1.3.5潤濕力測(cè)定

配制1 g/L的表面活性劑試樣溶液500 mL，將試液倒入500 mL燒杯中。用浸沒夾夾住圓棉布片（0.55 g），浸入試液中，當(dāng)布片下端一接觸試液，立即啟動(dòng)秒表，將浸沒夾張開并使布片始終保持浸沒在試液中，當(dāng)布片開始下沉?xí)r，停止秒表，記錄時(shí)間。