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可再生表面活性剂的种类较少,制备工艺条件要求高,产量少,因此不能满足目前日用化学品配方日益绿色化的需求。甘油作为可再生的物质是合成可再生表面活性剂的重点原料之一,用其合成的聚甘油醚类表面活性剂替代聚氧乙烯醚类表面活性剂是化学工作者研究开发的热点之一。本论文旨在以甘油为起始物直接醚化得到可再生的聚甘油醚表面活性剂,其成本较低,具有潜在工业化前景。 甘油与十二醇的直接醚化反应是一个难题,主要原因是甘油与十二醇不能互溶且两个原料都含有可发生醚化反应的羟基,从而导致收率低,副反应多,产物结构表征困难。为了解决这些问题,我们提出Pickering界面催化,利用具有两亲性的双功能催化剂形成乳液后催化反应以提高收率和选择性。 首先,本论文成功合成了三类具有催化剂和乳化剂双功能的两性Pickering界面催化剂,分别为烷基/烷基磺酸改性的纳米二氧化硅颗粒、磺化聚苯乙烯聚合物、磺化聚苯乙烯改性的纳米二氧化硅颗粒。并通过调节烷基链的长度、聚苯乙烯的磺化度和在聚合物中的磺化位置等来改变材料的两亲性和表面润湿性。且采用多种手段对这些催化剂进行了表征,得到其酸值、粒径、表面接枝率、比表面积、聚合物分子量和磺化度等一系列数据。 其次,在筛选了甘油/十二醇无水Pickering乳液的制备条件和观察方法的基础上,研究了上述两性有机/无机杂化纳米颗粒和聚合物的界面性质(界面张力和接触角),初步探讨了表面活性剂、纳米颗粒乳化剂、聚合物的乳液稳定能力,并总体比较了界面性质和颗粒粒径等参数对乳液稳定性的影响;详细研究了烷基,烷基磺酸改性的纳米二氧化硅颗粒和磺化聚苯乙烯改性的纳米二氧化硅颗粒的乳化剂加入量对乳液体积和液滴粒径的影响以及乳液体积随时间的变化,并以烷基/烷基磺酸改性的纳米二氧化硅颗粒为例研究了甘油液滴在十二醇中破乳机理和液滴随时间的变化规律等乳液稳定的机理。 继而,将上述三类Pickering界面催化剂应用于甘油十二醇的直接醚化反应,确定了反应条件后,以烷基/烷基磺酸改性的纳米二氧化硅颗粒为例展示了Pickering界面催化效应,以及颗粒乳化剂界面性质和乳液稳定性的相关性;在磺化聚苯乙烯催化体系中,详细研究了催化剂的两亲性对反应选择性、收率的影响,并借助气相色谱、液相色谱等手段,优化了反应条件并将复杂的反应产物进行了初步表征;以磺化聚苯乙烯改性的纳米二氧化硅颗粒作为可回收的颗粒乳化剂,具有与磺化聚苯乙烯相近的催化效果,研究了纯化工艺后得到AGEM(alkyl polyglyceryl ether mixture)样品,采用核磁氢谱、碳谱、气质联用、超临界流体色谱高分辨质谱联用等手段对反应产物进行了系统表征,得到了AGEM样品中的各组分的结构和含量以及平均有效G/D值(G:甘油单体,D:十二烷基链)。 最后,研究了新型聚甘油醚非离子表面活性剂AGEM的物理化学性质和织物洗涤应用效果。为了更好地研究AGEM的性质和应用,首先以缩水甘油醚为原料了合成了一系列的MAGEn(mono alkyl polyglyceryl ether)样品,通过气相色谱、液相色谱、核磁氢谱、定量碳谱进行了系统的表征后,测试了MAGEn系列的物理化学性质和织物洗涤效果;在此基础上,系统测试了AGEM样品的表面张力、临界胶束浓度、浊点、泡沫高度和织物洗涤效果,并与MAGEn和十二烷基聚氧乙烯醚进行了比较,验证了AGEM作为非离子表面活性剂的物化性质和良好应用效果。