디에탄올아민과 붕산을 원료로 하여 디에탄올아민보레이트를 합성한 후 메틸도데카노에이트와 도데칸브로마이드를 결합하여 디에탄올아민보레이트(RNOB)와 N-도데칸 알킬보레이트 디에탄올아민에스테르(RNB)를 합성하고, 그 구조는 적외선, 원소 분석 및 핵자기법을 사용하여 RNOB와 RNB의 임계 미셀 농도(cmc)를 결정하고 염도와 pH가 cmc에 미치는 영향을 조사했습니다. 결과는 RNOB 및 RNB의 cmc 및 γcmc가 각각 4×10-4mol/L 및 1 2×10-4mol/L 및 33 3mN/m 및 31 5mN/m임을 보여줍니다. pH=10일 때, RNOB-0 1mol/LNaCl 및 RNB-0 1mol/LNaCl 용액의 cmc는 NaCl이 없는 경우보다 작습니다. RNOB-0 1mol/LNaCl 및 RNB-0 1mol/LNaCl의 cmc는 pH 값이 감소함에 따라 증가합니다. RNOB-0 1mol/LNaCl 용액의 경우 pH=4에서 가수분해로 인해 γcmc가 감소합니다.
키워드: 계면활성제; 알킬 보레이트 디에탄올아민 에스테르 합성; 표면 활성
붕산염 에스테르 계면활성제는 붕소 함유 계면활성제 중에서 가장 많이 연구되었습니다. 1970년대 일본의 Toho Chemical은 폴리옥시에틸렌 친수성 그룹과 붕소 원소를 분자에 도입하여 플라스틱, 고무 및 금속 절단에 널리 사용되는 디글리세리드 붕산염 지방산 유도체인 ES 및 ET 시리즈를 출시했습니다. 이후에 더 나은 표면 활성, 난연성 및 기타 기능적 특성을 부여하기 위해 살충제, P 및 Br 원소가 도입되었습니다[3-5]. 디에탄올아민과 붕산을 원료로 합성한 계면활성제는 매우 적으며, 이들의 표면 활성에 대해서는 저자가 디에탄올아민을 원료로 하고 붕산 디에탄올아민 에스테르를 생성한 후 이를 메틸도데카노에이트나 브로모도데칸과 함께 합성한 바 있다. 도데실 아미드 보레이트(RNOB) 또는 N-도데실 보레이트 디에탄올아민 에스테르(RNB)를 특성화하고 그 구조를 특성화하여 RNOB 및 RNB의 임계 미셀 농도(cmc), 염도 및 pH의 영향을 결정했습니다. cmc에 대해 조사하고 유화 성능을 테스트했습니다.
1 실험 부분
1 1 기기 및 시약 BomemMB154SFTIR 적외선 분광계(KBr 정제); PE-2400 원소 분석기 HNMR-300MHz 핵 자기 기기. 메틸 도데카노에이트 및 브로모도데칸, 수제; 디에탄올아민, 분석 등급, 붕산, 분석 등급, 상하이 시약 공장 1
1 2 원리
1 3 실험
1 3 1 디에탄올아민 보레이트 에스테르의 합성 교반기와 물 분리기가 장착된 250mL 4구 플라스크에 붕산 12 5g, 디에탄올아민 50g, 톨루엔 100mL를 넣고 환류시키고 이론치에 도달할 때까지 물을 분리합니다. 10 9 mL에서 반응을 종료하고 톨루엔을 증발시키고 테트라하이드로퓨란 100 mL를 첨가하여 미반응 디에탄올아민을 분리한 후, 생성물에 남아있는 테트라하이드로퓨란을 감압증발하여 붕산디에탄올아민 39 2 g을 얻었다. 에스테르, 수율 89 9. 0.1mol/L 염산으로 측정한 디에탄올아민보레이트에스테르의 질량분율은 99.73이었고, FTIR(cm-1)은 3412, 2934, 1635, 864였다. 원소분석 결과: C, H, N의 질량분율은 각각 44·01, 7·98, 12·87이고, 이론치는 각각 44·24, 8·29, 12·90 1HNMR(Aceton), δ2이다. 69(-NH), 261(-N(CH2)2), 359(B(OCH2)4), 382(-NH2), 296(-N(CH2)2).
1 3 2 N-도데실보레이트 디에탄올아민 에스테르(RNB)의 합성 교반 및 환류 장치가 장착된 4구 플라스크에 브롬화도데실 0 1 mol과 붕산 0 1 mol을 넣고 120 mL의 붕산을 넣는다. 디에탄올아민에스테르와 무수에탄올에 무수탄산나트륨 0.1몰을 넣고 12시간 동안 가열환류시키면 반응이 완결되고 에탄올의 일부를 증발시키고 원심분리하여 고체를 제거한 후 에탄올을 감압증발시켜 빛을 얻는다. 노란색 투명 점성 N-도데칸 생성물 디에탄올아민 보레이트는 33.8g, 수율은 87.8이었습니다. 0.1mol/L 염산으로 적정한 후 질량 분율은 99.13으로 측정되었습니다. 원소 분석 결과: C, H, N의 질량분율은 각각 62·76, 10·84, 7·39이며, 이론치는 각각 62·34, 10·91, 7·27이다. FTIR(cm-1) 3420, 2925, 2855, 1652, 1457, 1190, 875, 720. 1HNMR(아세톤), δ: 0 88(-CH3), 1 39(-CH2) 11, 1 43(-NCH2) , 2 62(-N(CH2)2), 2 81(-N(CH2CH2O)2B), 2 92(B(OCH2)2), 3 58(-N(CH2CH2O)2), 3 78(-N H2 ).
1 3 3 디에탄올아민 도데카노에이트 보레이트(RNOB)의 합성 교반 및 환류 장치가 장착된 4구 플라스크에 메틸 도데카노에이트 0.1 mol과 디에탄올아민 보레이트 0.1 mol 및 톨루엔 120 mL를 첨가합니다. KOH 0.2g을 첨가하고 8시간 동안 환류 가열하여 반응을 완료하고 톨루엔을 증발시켜 담황색 투명한 점성 도데실아미드 보레이트 디에탄올아민 에스테르(RNOB) 생성물 37.7g을 94.5의 수율로 얻었다. 0.1mol/L 염산으로 적정하여 질량 분율을 측정한 결과 99.05였습니다. 원소 분석 결과: C, H, N의 질량분율은 각각 60·43, 9·92, 7·27이고, 이론치는 각각 60·15, 10·03, 702이다. FTIR(cm-1) 3387, 2925, 2852, 1742, 1623, 1457, 1200, 1075, 875, 722. 1HNMR(아세톤), δ: 0 86(-CH3), 1 27(-CH2) 9, 1 47 (-NCOCH2), 2·60(-N(CH2)2), 2·80(-N(CH2CH2O)2B), 2·98(B(OCH2)2), 3·56(-N(CH2CH2O)2), 3 82 (-NH2).
2 결과 및 고찰
2 1 RNOB와 RNB의 표면 활성 임계 미셀 농도와 임계 미셀 농도에서의 표면 장력 γcmc는 계면활성제를 측정하는 중요한 매개변수입니다[6]. 그림 1과 그림 2에 표시된 RNOB 및 RNB의 cmc 및 γcmc는 각각 4 0×10-4mol/L, 1 2×10-4mol/L, 33 3mN/m, 31 5mN/m입니다. RNB의 cmc는 RNOB의 cmc보다 낮습니다. 이 현상은 분자 구조로 설명할 수 있습니다. 붕소 원자에는 전자가 부족하기 때문에 이러한 유형의 착물은 단순한 4배위 음이온 복합체를 형성하는 경향이 있습니다. 붕소-산소 헤테로사이클릭 골격. 물에서 이온화되지 않지만 알칼리에서 이온화하여 염을 형성하는 장쇄 알킬 계면활성제를 도입하는 것입니다. 이는 아미드 붕산염 디에탄올아민에서 모두 발생합니다. NC=O 결합의 도입은 분자의 극성을 증가시키고 소수성을 약화시켜 이러한 유형의 계면활성제의 cmc를 N-도데실보레이트 디에탄올아민의 cmc보다 크게 만듭니다. 두 용액계 사이의 γcmc의 차이는 매우 작습니다. γcmc는 용액의 표면 장력이 감소하는 최대 정도, 즉 용액의 표면 장력이 도달하는 가장 낮은 값을 나타냅니다. 표면장력을 감소시키기 위한 계면활성제입니다. 일반적으로 계면활성제와 관련이 있습니다. RNOB와 RNB는 구조가 유사하므로 둘 다 장쇄 붕소 링 구조를 도입하므로 γcmc는 크게 다르지 않습니다. .
2 2 cmc 및 γcmc에 대한 염도 및 pH 값의 영향 계면활성제의 구조에서 시작하여 NaCl 농도가 0 1mol/L에 도달하면 NaCl을 첨가했습니다. 또한, 이 4배위 붕소-산소 복소고리의 분자 구조의 특수성을 고려하여 이온강도를 일정하게 유지하면서 용액의 pH 값을 조정하여 γcmc를 측정한다. 결과는 그림 3과 4에 나와 있습니다.
그림 3과 그림 4에서 볼 수 있듯이 NaCl을 첨가하면 용액의 γcmc에 영향을 미치고 이온 강도를 일정하게 유지하면서 pH를 변경하면 염 첨가에도 영향을 미칩니다. 동일한 용액의 γcmc가 감소하지만 γcmc는 다른 용액 시스템과 다른 pH 값에 따라 변경됩니다. 계면활성제 용액에 무기염을 첨가하면 표면 활성이 증가하고 cmc가 감소합니다. 이는 무기염의 농도가 증가함에 따라 계면활성제 확산 이중 전기층에 대한 영향이 증가하여 계면활성제 이온 헤드의 두께가 압축되기 때문입니다. 이온 분위기는 이들 사이의 반발력을 감소시켜 표면에 쉽게 흡착되어 미셀을 형성하게 하며, 반면에 전해질을 첨가하면 계면활성제의 흐림점을 낮추고 미셀의 응집 수를 증가시키며 cmc를 감소시킬 수 있습니다. 이와 같이 NaCl을 첨가하면 RNOB와 RNB 용액 모두 cmc가 감소했습니다.
또한 그림 3과 그림 4에서도 pH보다 pH=4와 7일 때 RNOB-0 1mol/LNaCl과 RNB-0 1mol/LNaCl의 cmc가 증가하는 것을 알 수 있습니다. = 용액의 cmc는 10으로 큽니다. 왜냐하면 알칼리성 환경에서는 분자가 양전하와 음전하를 모두 가지므로 극성이 상대적으로 감소하지만 RNB 용액의 경우 산성 환경에서는 분자 내 -NH가 상호 작용할 수 있기 때문입니다. H 조합은 분자의 극성과 친수성을 향상시키지만 이 효과는 염의 효과보다 작습니다. 따라서 pH=4에서 RNB-0 1mol/LNaCl 용액의 cmc는 RNB 용액의 cmc보다 작습니다. 시스템의 γcmc는 산의 작용으로 인해 발생하며 소수성 효과가 약화되고 증가합니다. RNOB 용액의 경우 아미드는 산성 용액에서 가수분해되어 소량의 카르복실산 분자가 생성될 수 있으므로 카르복실산 분자와 카르복실산 음이온 사이에는 상대적으로 강한 수소 결합 상호 작용이 있으며 O...H-O 결합이 RNOB 결합보다 강합니다. 붕소 스피로 고리 시스템 N...H-N에서는 분자 사이에 강한 상호 인력이 있으며 γcmc가 감소합니다.
3 결론
(1) 디에탄올아민을 원료로 하고 붕산을 사용하여 붕산 디에탄올아민에스테르를 형성한 후, 이를 도데카노산메틸과 브로모도데칸과 결합하여 도데칸을 합성한다. 디에탄올아민아미드보레이트( RNOB) 및 N-도데실보레이트 디에탄올아민 에스테르(RNB)는 적외선, 원소 분석 및 핵자기 공명을 사용하여 구조를 특성화하는 데 사용되었습니다.
(2) 도데실아미드 보레이트 디에탄올아민 에스테르와 N-도데실보레이트 디에탄올아민 에스테르의 특수한 붕소 스피로 고리 구조는 표면 활성이 높으며 RNOB의 표면 활성은 RNB보다 작습니다.
(3) 염분과 pH는 RNB 및 RNOB의 γcmc 및 cmc에 영향을 미칩니다. pH=10일 때, RNOB-0 1mol/LNaCl 및 RNB-0 1mol/LNaCl 용액의 cmc는 NaCl이 없는 경우보다 작습니다. RNOB-0 1mol/LNaCl과 RNB-0 1mol/LNaCl의 cmc는 pH 값이 감소함에 따라 증가하였다. RNOB-0 1mol/LNaCl 용액의 경우, pH=4에서 가수분해로 인해 γcmc가 감소합니다.