[00813813]新型易降解阳离子表面活性剂的合成与应用研究

本项目提出一种新型易降解阳离子表面活性剂的合成工艺，拟定出工业化生产的工艺参数。缩短合成工艺，使其“三废”排放趋于零。建成1500吨/年新型易降解阳离子表面活性剂生产车间。我们已对方案一的合成工艺进行了研究，通过官能团分析（酯值的测定、羟值的测定）、正交实验得出合成的最佳条件。下一步我们将对方案二的最佳合成工艺条件进行研究，两种方案的对比研究，做相应的应用实验。最后获得最优的合成方案。已研究开发出阳离子酯季铵盐表面活性剂的合成路线，拟改进反应路线为酯化、成盐、季胺化或成盐后直接季胺化两种方案，分步制得阳离子单酯、阳离子双酯。方案一：反应一周期需13h，温度120℃，单酯收率达91%，双酯收率达95%，减压回收所得环氧氯丙烷、乙醇、丙酮均可回收再利用。方案二：反应一周期仅需6h，温度50℃，单酯收率达80%，双酯收率达95%。CMESA对厌氧污泥活性的抑制指标IC50大于1000mg/L；CDESA与D1821在耗氧降解情况的对比性研究中，CDESA的半衰期为3d，D1821半衰期为7d。CDESA的整理效果达到同类产品D1821及有机硅类AS的效果，且在润湿角这个指标方面，CDESA都优于它们，润湿角从121°降低到78°。本项目研究的内容主要有两点：一是对现有的基础研究所筛选的两种合成工艺要进一步优化，并探索其实验的重复性和稳定性，提出一种新的合成工艺；二是为工业化生产提供可以参考的工艺参数。(1)单、双酯表面活性剂性能应用特点并制定合成路线。(2)表面活性剂一些性能表征实验，如临界胶束浓度、zeta电位、表面张力、增浓力、生物降解性等。(3)摸索单、双阳离子酯的合成最佳工艺。(4)相关应用性实验的开展，如单酯油污携带能力及机理探讨，双酯柔软应用及生物相容性，同时做与传统不可降解或难降解表面活性剂型柔软剂的对比性测试。(5)考察单酯表面活性剂在厌氧降解过程中对污泥活性的影响，双酯表面活性剂生物降解情况及降解机理，最后详细探讨酯表面活性剂的生物相容性。目前，CESA 的先酯化，再季铵化的合成路线存在步骤多、反应周期长、温度高、产物为单双酯混合、双酯质量分数不高且不易分离等缺点。本项目拟改变合成路线，将原先从起始反应物—环氧氯丙烷经水解、氨化、酯化、季铵化等四步反应，变为酯化、成盐、季胺化或成盐后直接季胺化两种方案，分步制得阳离子单酯、阳离子双酯，反应步骤由四大部分变为三部分或更少，反应时间从70h降到10h左右，且单双酯收率均提高了30%，更利于工业化大生产。(1)合成一类新型“绿色环保”阳离子表面活性剂，包括单疏水链型和双疏水链型。(2)替代传统不可降解或难降解的阳离子表面活性剂使用。