（纺织化学与染整工程专业论文）NN二烷基脲系列化合物的合成及物化性能研究[纺织化学与染整工程专业优秀论文].pdf

n ，n 二烷基脲系列化合物的合成及物化性能研究 摘要 传统的非离子表面活性剂具有优良的平衡表面张力性能，但动态表面张力性能较差： 常用的阴离子表面活性剂具备良好的动态表面张力，却容易起泡。n ，n 二烷基脲类化合物 的应用性能明显优于二者，不但在降低平衡和动态表面张力方面效果优良，不易起泡，还 具有颜色浅和气味小等特点。但该类化合物的合成方法等相关资料均为专利，同时该系列 多数化合物的物化性能数据尚未见文献报道，使该类化合物的应用受到诸多限制。 本文以尿素和二烷基胺为原料，分别合成了n ，n - - 7 , 基脲、n ，n 二丙基脲、n ，n 二丁 基脲和n ，n 二戊基脲，合成产率均超过8 0 ；考察了反应介质、反应温度和催化剂对反应 的影响；并且通过元素分析、核磁共振、红外光谱、质谱分析等手段对该系列化合物进行 了结构表征。同时，较为系统地研究了n ，n 二烷基脲系列化合物的熔点、分解点、水中溶 解度，及其水溶液表面张力、接触角、消泡性、浊点等性能。实验结果表明随着碳链的增 加，化合物的熔点和溶解度均依次降低。n ，n 二乙基脲的熔点为6 6 1 4 0 c ：n ，n 二戊基脲 在常温条件下为液态化合物。2 5 条件下，n ，n 二乙基脲的溶解度为1 1 5 x 1 0 3 9 l ；n ，n 一 二丁基脲溶解度仅为1 0 9 9 l 。在降低表面张力和提高润湿性能方面n ，n 二丁基脲明显优 于n ，n - - 7 , 基脲和n ，n 二丙基脲。2 0 。c 条件下，0 0 1 9 m l 的n ，n - - 7 , 基脲水溶液的表面 张力为6 0 m n m ；而n n 二丁基脲只有3 2 m n m 。在所考察的浓度范围内三者均具有较好 的快速消泡能力，是一类优良的消泡剂。此外，该类化合物的水溶液均没有浊点。 关键字：n ，n 二烷基脲；合成；分析；物化性能；表面活性 s t u d y o nt h es y n t h e s i sa n dp h y s i c o c h e m i c a lp e r f o r m a n c e s 0 fn ，n d i a l k y lu r e a s a b s t r a c t n ，n d i a l k y lu r e a ss h o wg o o de q u i l i b r i u ma n dd y n a m i c s u r f a c e t e n s i o np r o p e r t i e s ，a sw e l l a sl o wf o a m i n ga b i l i t y , l o wv i s c o s i t y , a n dw i t ht h ec h a r a c t e r i s t i c so fl i g h tc o l o ra n df a i n to d o l h o w e v e r , m o s to ft h es y n t h e t i cm e t h o d sa r ec o n f i d e n t i a l ，s ot h ed a t ao fp h y s i c o c h e m i c a l p e r f o r m a n c e so ft h e s ec o m p o u n d sa l eu n p u b l i s h e d i nt h i st h e s i s ，p a r t i c u l a ra t t e n t i o ni sd e v o t e d t ot h ed a t ao fn ，n d i a l k y lu r e a s ，w h i c hi sa c q u i r i n gi n c r e a s i n gi m p o r t a n c ea sn o n i o n i c s u r f a c t a n t sb e c a u s eo ft h e i rp r o p e r t i e sa n dn o n t o x i c i t yf o rh u m a na n de n v i r o n m e n t f o u rd e r i v a t i v e so fn ，n d i a l k y lu r e a sw e r es y n t h e s i z e dw i t hh i g hy i e l d ( m o r et h a n8 0 ) ， a n da u t h e n t i f i c a t e db ye l e m e n t a la n a l y s i s ，1 hn m r ，f t 瓜a n dm s p h y s i c o c h e m i c a l p e r f o r m a n c e s o ft h r e ed e r i v a t i v e sw e r em e a s u r e d ；r e f e rt om e l t i n gp o i n t ，s o l u b i l i t y , d e c o m p o s i t i o nt e m p e r a t u r e ，e q u i l i b r i u ms u r f a c et e n s i o n , c o n t a c ta n g l e ，d e f o a r n i n ga b i l i t y , a n d t h ec l o u dp o i n t t h er e s u l t ss h o wt h a tt h em e l t i n gp o i n t sa n ds o l u b i l i t i e si nw a t e ro ft h o s ed e r i v a t i v e sa r e d e c r e a s e da l o n gw i t ht h ei n c r e a s eo ft h ec a r b o nn u m b e ro ft h ea l k y l s t h em e l t i n gp o i n to fn ， n d i e t h y lu r e ai s6 6 14 c ，w h i l en ，n d i p e n t y lu r e ai sl i q u i da tr o o mt e m p e r a t u r e t h es o l u b i l i t y o fn ，n d i e t h y lu r e aa t2 5 ( 2i s1 15 x10 3 l ，c o m p a r ew i t hn ，n d i b u t y lu r e at h a ti s10 9 9 l i n r e d u c i n gt h ee q u i l i b r i u ms u r f a c et e n s i o na n di n c r e a s i n gw e t t i n ga b i l i t y , n ，n d i b u t y lu r e ai s s u p e r i o rt on ，n d i e t h y lu r e aa n dn ，n - d i p r o p y lu r e ao b v i o u s l y t h es u r f a c e t e n s i o no f0 01g m l n ，n d i b u t y lu r e ai nw a t e ri s3 2 m n m a t2 0 c ，m u c hl o w e rt h a nt h a to fn ，n - d i e t h y lu r e aw h i c h i s6 0 m n ma tt h es a m ec o n d i t i o n i na d d i t i o n ，a l lo ft h e s ec o m p o u n d sa r eg o o dd e f o a m i n ga g e n t s a n dw i t h o u tc l o u dp o i n t k e yw o r d s ：n ，n - d i a l k y lu r e a s ；s y n t h e s i s ；a n a l y s i s ；p h y s i c o c h e m i c a l p e r f o r m a n c e s ； 英文缩写 缩写中文全称 分析纯 化学纯 克 秒 厘米 毫升 比移值 薄层色谱 红外光谱 气质联用 核磁共振氢谱 元素分析 热分析 差式扫描量热分析 热重分析 胀 凹 g s 鼬 札 仰 r 黜 队 队 嫩 附 表l 表2 表3 表4 表5 表6 表7 表8 表9 表l o 表1 l 表1 2 表1 3 表1 4 表1 5 表1 6 表1 7 表1 8 表格索引 不同浓度的二烷基脲化合物水溶液的动态表面张力2 n n 二烷基脲在a s t m d 1 1 7 3 5 3 上测定的消泡性能结果3 主要实验药品9 主要实验仪器1 0 n n 二烷基脲红外光谱吸收峰归属1 8 n n 二烷基脲质谱解析2 l n n 二烷基脲核磁共振氢谱解析结果2 4 n n 二烷基脲元素分析结果2 5 n n 二烷基脲薄层色谱数据2 6 不同类型的反应介质对反应的影响2 6 氨基甲酸酯质谱分析结果。2 8 n n 二丁基脲合成反应中缩合副产物质谱分析结果。2 9 n n 二丁基脲合成中不同种类的催化剂对于反应的影响。3 0 n n 二烷基脲系列化合物的最佳合成条件3l n n 二烷基脲熔点数据分析。3 3 n n 二乙基脲热分解温度值3 5 2 5 条件下n ，n 二乙基脲水中溶解度测定结果3 6 2 5 条件下n 。n 二丁基脲水中溶解度测定结果。3 7 图l 图2 图3 图4 图5 图6 图7 图8 图9 图1 0 图l l 图1 2 图1 3 图1 4 图1 5 图1 6 图1 7 图1 8 图1 9 图2 0 图2 l 图2 2 图2 3 图2 4 图2 5 图2 6 图2 7 图2 8 图2 9 图3 0 图3 l 图3 2 图3 3 图3 4 图谱索引 反应装置。l l n n - - k , 基脲红外光谱图1 7 n n 二丙基脲红外光谱图1 7 n n 二丁基脲红外光谱谱图1 8 n n 二戊基脲红外光谱图。1 8 n n - - 7 , 基脲质谱图( 分子离子峰l1 6 ) 2 0 n n 二丙基脲质谱图( 分子离子峰1 4 4 ) 2 0 n n 二丁基脲质谱谱图( 分子离子峰1 7 2 ) 2 0 n n 二戊基脲质谱图( 分子离子峰2 0 0 ) 2 1 n n 二乙基脲核磁共振氢谱2 2 n n 二丙基脲核磁共振氢谱2 3 n n 二丁基脲核磁共振氢谱2 3 n n 二戊基脲核磁共振氢谱2 3 氨基甲酸乙酯质谱图( 分子离子峰8 9 ) 2 7 氨基甲酸止丁酯质谱图( 分子离子峰1 1 7 ) 2 7 n n 二丁基脲合成反应中缩合副产物的红外光谱图。2 8 n n 二丁基脲合成反应中缩合副产物的质谱图2 9 n n - - 7 基脲合成反应中p b o 的催化机理3l n ，n 二丁基脲合成反应中p b ( n 0 3 ) 2 的催化机理。3 l n n 二乙基脲羞示扫描量热分析图3 2 n n 二丙基脲差示扫描量热分析图3 2 n n 二丁基脲差示扫描量热分析图3 2 n n 二乙基脲热重分析图。3 3 n n 二丙基脲热重分析图。3 4 n n 二丁基脲热重分析图3 4 n n 二戊基脲热重分析图3 4 高氯酸标准溶液工作基准曲线3 5 n n 二乙基脲工作曲线图3 6 n ，n 二丁基脲工作曲线图3 7 2 0 c 条件下n n 二烷基脲系列化合物水溶液的表面张力与浓度的关系图3 8 2 0 c 条件下n n - 二烷基脲系列化合物水溶液的接触角与浓度的关系图3 9 2 0 条件下在2 的十二烷基硫酸钠溶液中泡沫高度与浓度的关系4 0 2 0 条件下在5 的十二烷基硫酸钠溶液中泡沫高度与浓度的关系4 0 2 0 条件下在1 0 的十二烷基硫酸钠溶液中泡沫高度与浓度的关系。4 0 v 附表l 附表2 附表3 附表4 附表5 附表6 附表7 附表8 附表9 附表l o 附表l l 附表1 2 附表1 3 附表1 4 附表1 5 附表1 6 附表1 7 附表1 8 附表1 9 附表2 0 附表2 l 附表2 2 附图l 附图2 附图3 附录索引 n n 二二烷基脲热重分析数据4 5 邻苯二甲酸氢钾工作基准。4 5 2 5 条件下n n - - g _ , 基脲水中溶解度测量结果4 6 2 5 条件下n n 二丁基脲水中溶解度测量结果4 6 2 0 条件下n ，n 二乙基脲密度测量结果4 6 2 0 条件下n ，n 二丙基脲密度测量结果4 7 2 0 条件下n n 二丁基脲密度测量结果4 7 2 0 条件下n ，n - 7 , 基脲表面张力测量结果4 8 2 0 c 条件下n ，n 二丙基脲表面张力测量结果4 8 2 0 条件下n ，n 二丁基脲表面张力测营结果4 8 2 0 条件下n n 二乙基脲接触角测量结果4 9 2 0 条件下n n 二丙基脲接触角测量结果4 9 2 0 条件下n n 二丁基脲接触角测量结果。4 9 2 0 条件下n n - - g _ , 基脲消泡性测量结果2 十二烷基硫酸钠5 0 2 0 c 条件下n n 二丙基脲消泡性测量结果一2 十二烷基硫酸钠5 0 2 0 c 条件下n ，n 二丁基脲消泡性测量结果_ 2 十二烷基硫酸钠5 0 2 0 条件下n n - - l _ , 基脲消泡性测量结果一5 十二烷基硫酸钠5 l 2 0 条件下n n 二丙基脲消泡性测量结果5 十二烷基硫酸钠5 l 2 0 。c 条件下n ，n 二丁基脲消泡性测量结果5 十二烷基硫酸钠5 l 2 0 条件下n n 二乙基脲消泡性测量结果1 0 十二烷基硫酸钠5 2 2 0 条件下n n 二丙基脲消泡性测量结果1 0 十二烷基硫酸钠。5 2 2 0 c 条件下n ，n 二丁基脲消泡性测量结果1 0 十二烷基硫酸钠一5 2 测量表面张力时液滴的状态5 3 接触角测量时低浓度下的铺展情况5 3 接触角测量时高浓度下的铺展情况5 4 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的 成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。除文中已经注明引用的内容外，本论文不合 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和 集体，均已在文中以明确方式标明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名：她鸣孪 日期：五村8 年纽月锣日 学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解北京服装学院有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在 校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京服装学院。学校有权保留并向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅、借阅和复印：学校可以将学 位论文的全部或部分内容公开或编入有关数据库进行检索，可以允许采用影印、缩印或其 它复制手段保存、汇编学位论文。 保密的学位论文在解密后适用本授权书。 学位论文作者签名：炙1 鸣己 导师签名： 仫 ， 日期：础年纽月侈日 日期：加嵋年，易月日 北京服装学院硕：l 学位论文 前言 常用的阴离子型表面活性剂能有效的降低表面张力，但常常会产生较多泡沫；传统的 消泡剂具有较好的平衡表面张力的性质，但其动力学表面张力的减小较弱。因而，研究人 员一直在致力于研究既能有效降低表面张力且又低泡沫的表面活性剂。 从上个世纪九十年代以来，n ，n 二烷基脲类化合物在降低平衡和动态表面张力方面的 优良效果引起了人们的广泛关注。该类化合物自身不产生泡沫，并具有优良的消泡性能 1 】。 因此，该类化合物常应用于各种低泡洗涤剂【2 _ 6 】、涂料、油墨【7 1 、造纸等领域。且该类化合 物在纺织领域【8 _ 1 1 】中也被广泛使用，如：湿法纺丝、纤维染色、纤维发酵、坯布煮练等： 此外，该类化合物还可用于粘合剂、农业用品配方、抗光蚀剂显影【1 2 1 和医药领域【13 1 。 但是，目前该产品在合成过程中普遍存在设备要求高，原料价格昂贵，合成产率低等 问题，使该产品价格极其昂贵，全球除了n ，n 二乙基脲有市售外，该系列中其余均尚无产 品销售，极大程度上限制了其在工业上的应用。因此，研究合成路线简单、无毒或低毒、 合成价格低廉的n ，n 二烷基脲合成方法具有重要意义。本文采用毒性小的尿素和二烷基胺 为原料较高产率的合成n ，n 二烷基脲，并对其结构表征和理化性能进行了较为系统的研 究。 l 文献综述 1 文献综述 1 1n ，n 二烷基脲的性能 n ，n 二烷基脲的结构通式为： r 、 o i i ，n c n h 2 r - 结构式中r 、r 是具有c l 6 的烷基或环烷基，且r 、r 中碳原子总数为6 1 2 【。若 碳原子数小于六会使烷基脲的表面活性降低，大于十二则会减少其溶解度【。根据文献资 料【i l ，含有6 - 1 2 个碳原子的n ，n 二烷基脲在降低平衡和动态表面张力方面效果显著。n ，n 二烷基脲在降低动力学表面张力方面效果不尽相同，其动力学表面张力对比情况见表1 t 1 1 。 表l不同浓度的二烷基脲化合物水溶液的动态表面张力 动态表面张力( d y n e c m ) 二烷基脲系列浓度( w w o ) 0 i b i sl b s6 b s1 5 b s2 0 b s n n 二丁基脲 s a t u r a t e d ( o 1 ) 5 95 9 66 0 26 0 66 0 9 n n - 二丙基脲 4 o3 9 o3 9 13 9 33 9 53 9 6 n n 二丙基脲2 o4 3 44 3 64 3 94 4 44 4 5 n n 二丙基脲 0 55 3 85 4 05 4 3 5 3 8 5 3 7 n n 二丁基脲 1 52 8 22 8 32 8 52 9 12 9 5 n n - - - - q 一基脲 1 03 2 73 2 93 3 23 3 83 4 1 n n 二丁基脲 o 34 2 94 3 14 3 44 3 44 3 6 n n 二戊基脲 0 33 0 93 1 53 2 43 2 93 3 1 n n 二戊基脲o 23 2 83 3 43 4 63 6 23 6 3 n n 二戊基脲 0 1 3 6 3 3 7 1 3 8 74 0 7 4 1 3 n n 二己基脲 s a t u r a t e d ( o 1 ) 3 4 7 4 2 85 6 8 6 3 76 2 4 n n 二辛基脲 s a t u r a t e d ( ( x 1 0 之g m e ) l5 6 33 0 41 1 0 25 5 93 0 21 0 8 1 0 9 35 6 l3 0 31 0 9 由此可以得知，n ，n - - e _ , 基脲易溶于水，应用时不会受到溶解度方面的限制；n ，n 二 丙基脲由于分子极性较大，熔点较低，2 5 条件下，当大量的n ，n 二丙基脲溶于水时，相 当于该化合物中存在少量的水，化合物纯度降低，因此熔点下降，呈现液态，所以在2 5 时，n ，n 二丙基脲可与水混溶；n n 二丁基脲的溶解度明显低于n ，n 二乙基脲和n ，n 二 丙基脲。 随着碳链增长，n ，n 二烷基脲类化合物的在水中溶解度不断下降。当r 基团的碳数小 于4 时，分子中亲水基的亲水能力大于疏水基的疏水能力，分子整体极性较强，因此亲水 性占据主导地位，表现为在水溶性化合物；当r 基团的碳数大于等于4 时，其疏水基的能 力占据主导地位，该类化合物开始从水溶性向油溶性转变。 3 3 4n ，n 二烷基脲水溶液表面张力结果与讨论 由实验2 3 2 测得2 0 条件下，不同浓度的n ，n 二乙基脲、n ，n 二丙基脲、n ，n 二丁 基脲水溶液的表面张力数据，见附录附表8 l o ，其溶液密度的测定结果见附录附表5 7 。 此数据经e x c e l 软件拟合得到n ，n 二烷基脲系列化合物水溶液的表面张力与浓度的关系， 结果见图3 0 。 3 7 3 结果与讨论 7 5 o o 7 0 0 0 6 5 o o 6 0 0 0 5 5 0 0 5 0 0 0 4 5 0 0 4 0 0 0 3 5 0 0 3 0 0 0 0 0 01 0 02 0 03 0 04 0 05 0 06 0 0 浓度( g 1 0 0 m l ) 图3 02 0 条件下n n 二烷基脲系列化合物水溶液的表面张力与浓度的关系图 由图3 0 可知，对同一化合物而言，随着浓度增加，表面张力降低；相同浓度下，不 同化合物之间，三种化合物降低表面张力的能力与其碳氢链长成正比。 从上面的变化曲线可知，该类化合物各自到达一定的浓度后，其表面张力值出现一个 平台，并不再随浓度的增加而降低，此转折点的浓度即为临界胶束浓度( c m c ) ，此时的表面 张力值为该表面活性剂所能达到的最低表面张力，可用代眦来表示，它代表了该表面活性 剂降低表面张力的能力。当达到c i i l c 以后，表面活性剂在溶液中会从单体( 即单个分子状 态) 缔合成为胶态聚集物，即形成胶团，同时，溶液性质发生突变。在表面活性剂临界胶 团浓度的各影响因素中，在一定范围内，增加疏水基碳原子数将引起c m c 很大程度的下降。 由于n ，n 二丁基脲的溶解度较低，其表面张力的测定受其溶解度的限制而不能继续进行， 但0 0 1 0 9 m l 的n ，n 二丁基脲水溶液的表面张力仅有3 2 9 0m n m ，效果良好。对于n ，n - - 7 , 基脲和n n 二丙基脲，表面张力的下降都较早的出现平台，但是，n ，n 二丁基脲的丫。眦 却远低于n ，n 二乙基脲和n ，n 二丙基脲。因此，在降低表面张力方面，n ，n 二丁基脲的 性能在三种化合物中最为优异。 在空气水界面上，该类化合物会将亲水基留在水中而将疏水基伸向空气，形成定向单 分子层，化合物的分子与表面层的水分子之间产生相互作用，使得表面层水分子受到向外 的拉力，抵消了部分原来表面水分子间的向内的拉力，亦即使水的表面张力降低。这类化 合物都具有表面活性，能降低水的表面张力，但其能力不同。由上面的变化曲线还可得知， n n 二乙基脲的碳链较短，其水溶液的表面张力随该物质浓度的增加下降缓慢，所以达不 到作为表面活性剂的要求，仅仅是一种具有表面活性的物质，还不能作为一种表面活性剂 来使用。当其碳数达到一定值后，该类化合物才表现出良好的表面活性。 王之占r邀夸澎种 北京服装学院硕十学位论文 3 3 5n ，n 一二烷基脲水溶液接触角结果与讨论 由实验2 3 3 测得2 0 c 条件下，不同浓度的n ，n 二乙基脲、n ，n 二丙基脲、n ，n 二丁 基脲水溶液在聚四氟乙烯表面上的接触角数据，见附录附表1 1 1 3 。由数据经e x c e l 软件拟 合得到n ，n 二烷基脲系列化合物水溶液的接触角与浓度的关系，结果见图3 1 。 1 1 0 0 1 0 5 o 1 0 0 o 9 5 0 ，、9 0 0 已一 趟8 5 0 援 8 0 o 7 5 o 7 0 o 6 5 0 6 0 0 o u u1 0 0z 0 03 o o4 o o5 0 06 u 0 浓度( g 1 0 0 m l ) 图3 12 0 c 条件下n ，n - 二烷基脲系列化合物水溶液的接触角与浓度的关系图 由图3 1 可知，对同一化合物而言，浓度越高，接触角越小；在相同浓度下，不同化 合物之间，随着碳链的增长其接触角减小。且该类化合物接触角的变化趋势与其表面张力 的变化趋势一致。 接触角是表征润湿性能的一个重要参数。它与表面张力有着很大的联系，表面张力越 低，该物质越易在界面上铺展，接触角也越小，因此润湿性也越好。三种化合物中，同一 浓度下n ，n 二丁基脲的表面活性最好，所以其湿性也最好。 3 3 6n ，n 二烷基脲水溶液消泡性能结果与讨论 由实验2 3 4 测得2 0 条件下，不同浓度的n ，n - - 7 , 基脲、n ，n 二丙基脲、n ，n 二丁 基脲水溶液分别在2 、5 、1 0 的十二烷基硫酸钠溶液中的消泡数据，见附录附表1 4 - 附表2 2 。此数据经e x c e l 软件拟合分别得在不同浓度的十二烷基硫酸钠溶液中，n ，n 二烷 基脲系列化合物水溶液的消泡性能与浓度的关系，结果见图3 2 3 4 。 3 9 3 结果与讨论 4 8 4 6 4 4 口4 2 薯 器 4 0 羹 3 8 3 6 3 4 3 2 3 0 o o o1 0 02 o o3 0 04 0 05 o o6 0 0 浓度( g l o o m l ) 图3 22 0 1 2 条件下在2 的十二烷基硫酸钠溶液中泡沫高度与浓度的关系 0 0 01 0 02 o o3 0 04 0 05 0 06 0 0 图3 32 0 条件下在5 的十二烷基硫酸钠溶液中泡沫高度与浓度的关系 0 0 01 0 02 0 03 0 04 0 05 0 06 0 0 浓度( g 1 0 0 l i l l ) 图3 4 2 0 1 2 条件下在l o 的十二烷基硫酸钠溶液中泡沫高度与浓度的关系 由上图可知，对同一化合物而言，随着溶液浓度的增加泡沫高度迅速下降，消泡性能 伯 拍 铊 们 鹞 | 5 ； 弘 驼 【1)斟届播18 骢 蚯 “ 铊们 骢 硒 弘 驼 ju)似届羹 北京服装学院硕1 ：学位论文 越好；在所考察的浓度范围内，三种化合物的消泡性差异不大，均具有较好的消泡性能。 由前可知，三种化合物的表面张力相差较大，n ，n 二丁基脲的表面活性最强，但由上 面的曲线得知三种化合物的消泡能力相当，说明消除泡沫不仅依靠表面张力的降低。n ，n 二丁基脲依靠降低泡沫液膜局部的表面张力( 泡沫表面上有消泡剂分子的地方泡沫液膜的 表面张力降低，其他泡沫周围液膜的表面张力几乎没有发生变化) ，使得此处的液膜向四 周牵引、延展，最后使的泡沫破裂。对于n ，n 二乙基脲、n ，n 二丙基脲来说，其碳链较短， 分子体积相对较小，能迅速占据泡沫表面，从而替换掉更多泡沫表面上的起泡剂分子或稳 泡剂分子，使得泡沫液膜的表面粘度和液膜强度大大降低，破坏了液膜弹性，使液膜失去 了自修复作用，从而起到消泡的目的。 3 3 7n n 二烷基脲水溶液浊点结果与讨论 经实验2 3 5 测定n ，n 二乙基脲、n ，n 二丙基脲、n ，n 二丁基脲均无浊点，且在加热 过程中，溶液挥发出强烈出刺鼻性气味，出现分解现象。由于该类化合物分子相对较小， 亲水基团少，与水分子形成氢键数不及聚氧乙烯类化合物，所以观察不到浊点现象。 4 1 3 结果与讨论 4 结论 1 本论文低毒、高效的合成n ，n 二烷基脲系列化合物，四种化合物的产率都在8 0 以 上，并给出了四种化合物的最优反应条件。 2 随着碳链的增长，n n 二烷基脲系列化合物的熔点依次降低，起始分解点依次降低， 进入分解期的温度依次升高。 3 n ，n 二烷基脲类化合物在水中的溶解度随碳链的增长而下降。2 5 下n ，n 二乙基脲 和n ，n 二丙基脲在水中有极好的溶解性，n ，n 二乙基脲的溶解度达到1 1 5 0 9 m l ，n ，n 二 丙基脲可与水混溶。而n ，n 二丁基脲在2 5 下溶解度仅有10 9 9 l 。 4 通过表面张力的数据可得知随着碳链的增长，n n 二烷基脲类化合物降低水的表面 张力的能力依次增强。n ，n 二丁基脲降低表面张力的能力明显高于n ，n 二乙基脲和n ，n 二丙基脲。在室温2 0 。c 下n ，n 二丁基脲可将水的表面张力降至3 2 m n m ，具有良好的表面 活性，是一类优良的非离子表面活性剂。而n ，n 二乙基脲表面活性欠佳，只能将水的表面 张力将到6 0 m n m 左右，只能算是一种具有表面活性的物质。 5 n ，n 二乙基脲、n ，n 二丙基脲、n ，n 二丁基脲在聚四氟乙烯表面上的接触角依次减 小。通过接触角的测量分析出n 。n 二烷基脲系列化合物随着取代基碳原子数目的增加，其 水溶液在界面上越易铺展，润湿性越好。 6 n ，n 二乙基脲、n ，n 二丙基脲、n ，n 二丁基脲三者消泡效果相当，都具有优良的消 泡性。把浓度较低的n ，n 二烷基脲( 浓度为1 左右) 加入泡沫体系中，刚加入时就能快速 地将体系中的泡沫降低到8 0 以下，说明它们的消泡能力都很强，是一类很好的消泡剂。 7 n ，n 二乙基脲、n ，n 二丙基脲、n ，n 二丁基脲三种化合物均无浊点。 4 2 北京服装学院硕上学位论文 参考文献 【l 】l a s s i l a s u r f a c et e n s i o nr e d u c t i o n 埘mn ，n - d i a l k y lu r e a s 【p 】u s ：5 9 8 5 9 6 8 ，1 9 9 9 - l l - 1 6 【2 】l a w r e n c eh f l e t t ，h a m b u r gnyd e t e r g e n tc o m p o s i t i o n 【p 】u s ：2 3 7 418 7 ，19 41 - 0 9 - 2 0 【3 】d a l e yew y o w l e rmp s h a m p o oc o m p o s i t i o nw h i c hi m p a r th i g hh s t e ra n dm a n a g e a b i l i t yt oh a i r 【p 】 u s ：3 9 6 0 7 8 2 ，19 7 6 - 0 6 01 4 】j h o nr o s s ，r a m s e y , e ta 1 l o n g - c h a i nu r e ac o m p o u n d si nd e t e r g e n tc o m p o s i t i o n s 【p 】u s ：2 7 0 818 3 ， 1 9 5 5 - 0 5 1 0 【5 】h a n s j o s e fs t i m b e r g ，j o a c h i mg a l i n k e ，e ta 1 l o w - f o a m i n gr i n s i n g ，w a s h i n ga n dc l e a n i n gc o m p o s i t i o n s 【p 】u s ：3 6 9 1 0 8 2 ，1 9 7 2 - 0 9 - 1 2 【6 】i n a m o r a t ojt h u n t e rrt e ta 1 l o w - f o a m i n gd e t e r g e n tc o m p o s i t i o n s 【p 】u s ：3 81 4 7 0 5 ，1 9 7 4 - 0 6 - 0 4 7 】f i n d e i s e n p r o c e s sf o rt h ep r e p a r a t i o no f a l k y l u r e a s p 】u s ：4 3 1 0 6 9 2 ，1 9 8 2 o l 1 2 【8 】8 b a u m a nra b l e a c h - r e s i s t a n tf a b r i cs o f t e n e r 【p 】u s ：3 9 6 5 015 ，19 7 6 - 0 6 - 2 2 【9 】e d i s o nml ，n e i lm f o a mc o n d i t i o n e rf o rf a b r i c s 吲u s ：4 2 5 2 6 5 6 ，1 9 8 1 0 2 2 4 【1 0 】b a n m a nra d i a l k y l u r e at e x t i l es o f t e n i n ga n da n t i s t a t i ca g e n t s 【p 】u s ：4 2 7 2 4 1 3 ，1 9 81 0 6 - 0 9 【l l 】t u c k e rji t , n e s b i t tded e t e r g e n tp l u ss o f t e n e rw i t ha m i d ei n g r e d i e n t 【p 】u s ：4 7 6 2 6 4 5 ，1 9 8 8 - 0 8 - 0 9 【1 2 】m a r s e l l aja ，l a s s i l akr u s eo fn ，n - d i a l k y lu r e a si np h o t o r e s i s td e v e l o p e r s 【p 】u s ：6 1 2 0 9 7 8 ， 2 0 0 0 0 9 19 【1 3 】p e t r i ecrm c k e m a np a ，e ta 1 d i a l l o lu r e a sa sc a l c i t o n i nm i m e t i c s 【p 】u s ：6 2 2 1 9 1 3 ，2 0 0 1 0 4 - 2 4 【1 4 】m e d i n a ，s w s u t o v i c h ，m n u s i n gs u r f a c t a n t st of o r m u l a t ev o cc o m p l i a n tw a t e r b a s e di n k s i n km a k e r 1 9 9 4 ，7 2 ( 2 ) 【1 5 】l a w r e n c eh f l e t t ，e ta 1 d e t e r g e n tc o m p o s i t i o n p 】u s ：2 3 4 4 8 7 ，1 9 4 5 - 0 4 - 2 4 【16 】r o b e r ta n d r e wb a u m a n ，e ta 1 b l e a c h - r e s i s t a n tf a b r i cs o f t e n e r 【p 】u s ：3 9 6 5 015 ，19 7 6 - 0 6 - 2 2 1 7 】r o b e r ta n d r e wb a u r n a n ，e ta 1 d i a l k y l u r e at e x t i l es o f t e n i n ga n da n t i s t a t i ca g e n t s 【p i u s ：4 2 7 2 4 1 3 ， 1 9 81 0 7 - 0 9 【1 8 】w a i t e rc k l i n g e l ，e ta 1 i n s e c t i c i d es p r a yc o m p o s i t i o na n dm e t h o do f m a k i n gt h es a m e 【p 】u s ：2 3 3 5 8 6 2 ， 1 9 4 3 【19 】d a v i s ，tl ，e ta l ，t h ed c a r r a g c m c n to fn i t r o u r e aa n di t sa p p l i c a t i o ni ns y n t h e s i s j 】19 2 9 ，v 0 1 51 ： 1 7 9 4 1 7 9 5 【2 0 】t h r o c k m o r t o n ，pe ，e ta l ，p r o c e s sf o rp r e p a r i n gn ，n - d i m e t h y h r e a 【p 】u s ：3 9 3 7 7 2 7 ，1 9 7 6 - 0 2 1 0 【2 1 】h e g a r t y , a fa n dd r e n n a nlj ，i nc o m p r e h e n s i v eo r g a n i cf u n c t i o n a lg r o u pt r a n s f o r m a t i o n s 【j 】 p e r g a m o np r e s s ：o x f o r d ，19 9 5 ，v 0 1 6 ：4 9 9 5 0 2 【2 2 】k a t r i t z k y , ar ；e ta l ，s y n t h e s i so f m o n o - a n dn ，n - d i s u b s t i t u t e du r e a s c a l 4 0 ：1 2 8 1 3 0 u 【2 3 】t h r o c k m o r t o n ；e ta l ，p r o c e s sf o rp r e p a r i n gn , n - d i m e t h y l u r e a 【p 】u $ ：3 9 3 7 7 2 7 【2 4 】张秀红n ，n 二烷基脲的合成与结构分析北京服装学院院报，2 0 0 5 2 5 】j o h nf o l i i l ，e ta 1 m a n u f a c t u r eo fd e r i v a t i v e so fu r e a p 】u s ：2 2 5 3 5 2 8 ，19 41 【2 6