俄罗斯研发新型环保表面活性剂!表面张力可与氟表活匹敌!

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  • 来源:新材料网

RUDN大学的化学家组成的国际团队提出了一种在经济上可行且对环境友好的方法来合成表面活性剂。新化合物可以代替石油生产,护肤产品制造以及制药行业中用于将药物运输到患病身体组织的传统化学药品的环保替代品。

表面活性剂在工业和我们的日常生活中都很常见。它们既可以用于洗涤剂,也可以添加到润滑剂和建筑材料(混凝土混合物,水泥和钻井液)中,并保护设备免受腐蚀。其中最有效的是含有两个亲水(吸水)基团的双子表面活性剂。但是,也存在“假”双子表面活性剂,它们具有一个键合在一起的亲水基团和一个疏水(耐水)基团。一个包括RUDN大学合作伙伴在内的国际化学家团队合成了几种新的“伪”双子表面活性剂,并证实它们的性能特征与现有化合物相当。新的合成方法具有很高的成本效益,可在室温下工作,并且不需要昂贵的试剂。

“创造廉价的方法来合成具有令人满意的性能特征的双子表面活性剂可能是洗涤剂化学过程的转折点。我们不仅专注于合成方法的开发,而且还致力于研究新化合物的性质。” RUDN大学有机化学系的博士学位和助理教授Fedor Zubkov说。

为了创造新的化合物,化学家使用了六种常见的高级脂肪酸:癸酸,月桂酸,肉豆蔻酸,棕榈酸,硬脂酸和油酸。新型表面活性剂的亲水特性来自于胺,后者是基于两种试剂(六亚甲基二胺和环氧丙烷)合成的。为了获得表面活性剂,研究人员在室温下将一种胺和一种酸(以1:2的比例)溶解在丙酮中,然后浓缩溶剂。最终产物看起来像粘稠的黄色液体。表面活性剂的分子是由于酸的羧基中的氧原子与胺中的氨基之间的静电相互作用而形成的。

RUDN大学的研究小组对新化合物的性质进行了深入研究,并特别注意了表面活性剂的关键特性,即它们降低溶液表面张力并形成胶束的能力。正是这种特性使表面活性剂可用于护肤行业。记录了基于肉豆蔻酸合成的表面活性剂的最低表面张力值(最高20 mN / m)。新的表面活性剂的该参数几乎与工业上常用的含氟表面活性剂相同。但是,与它们不同的是,这种新化合物对环境更加友好。化学键较弱使其可生物降解,因此不太可能在环境中积累。

表面活性剂的其他重要特征是泡沫形成和泡沫稳定性。六种新的表面活性剂中有五种在水溶液中形成泡沫,而在其中两种(基于月桂酸和肉豆蔻酸)的情况下,产生的泡沫量是初始溶液的3到4倍。基于棕榈酸和硬脂酸的化合物产生的泡沫较少,但更稳定,可持续长达三天。新化合物的这些和其他特征使其在皮肤护理行业,医学,建筑和工业设施的防腐处理以及石油采收率方面具有广阔的前景。

Fedor Zubkov补充说:“双子表面活性剂及其合成是现代化学面临的一个迫切问题,因为它们有可能取代传统的单体表面活性剂,并使化学工业向环保方向发展。”

这项工作发表在《分子液体杂志》上。

题目

《Counterion-coupled gemini surfactants based on propoxylated hexamethylenediamine and fatty acids: Theory and application》

主题

通过简单的合成程序即可获得具有高表面活性的双子表面活性剂

最低表面张力与含氟表面活性剂相当

与水溶液粘度有关的高泡沫稳定性

计算研究以确定形成吉布斯能量并提出胶束形成模型

新闻来源:

http://eng.rudn.ru/science/newsletter/2020/4-1/rudn-university-chemists-developed-cheap-and-eco-friendly-surfactants/

文献来源:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0167732220330592

RUDN University

RUDN位于莫斯科南部,是一所俄罗斯多学科和以研究为导向的大学,被教育部认为是该国一些顶尖大学之一。该大学于1960年成立,为纪念刚果独立领导人而被命名为Patrice Lumumba大学,并在苏联解体后于1992年被授予目前的称号。

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