Научная статья на тему 'Исследования характеристик свойств синтезированных диэтаноламидов'

Исследования характеристик свойств синтезированных диэтаноламидов Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
1245
424
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НЕИОНОГЕННЫЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА / СИНТЕЗ / СВОЙСТВА / NONIONIC SURFACE-ACTIVE SUBSTANCES / SYNTHESIS / PROPERTIE

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Лутфуллина Г. Г.

Синтезированы неионогенные поверхностно-активные вещества на основе жирных кислот рапсового и подсолнечного масел и диэтаноламида. Исследованы их свойства

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Nonionic surface-active substances on the basis of fat acids of rape and sunflower oils and dietanolamid are synthesized. Their properties are investigated.

Текст научной работы на тему «Исследования характеристик свойств синтезированных диэтаноламидов»

УДК 675.043

Г. Г. Лутфуллина

ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК СВОЙСТВ СИНТЕЗИРОВАННЫХ

ДИЭТАНОЛАМИДОВ

Ключевые слова: неионогенные поверхностно-активные вещества, синтез, свойства.

Синтезированы неионогенные поверхностно-активные вещества на основе жирных кислот рапсового и подсолнечного масел и диэтаноламида. Исследованы их свойства.

Keywords: nonionic surface-active substances, synthesis, propertie.

Nonionic surface-active substances on the basis of fat acids of rape and sunflower oils and dietanolamid are synthesized. Their properties are investigated.

В настоящее время поверхностно-активные вещества (ПАВ) - один из наиболее развивающихся классов химических продуктов.

Цель данной работы - получение диэтаноламидов из жирных кислот рапсового, подсолнечного масел (ЖК?М, ЖКПМ) и диэтаноламина (ДЭА), а также исследование их свойств.

Жирные кислоты подсолнечного и рапсового масел содержат в своем составе предельные кислоты: линолевую, линоленовую, олеиновую, пальмитолеиновую,

гадолеиновую, эруковую, содержащие в молекулах от 1 до 3 двойных связей. Получают их гидролизом соответствующего масла с последующей очисткой дистилляцией. Характеристики исследуемых кислот представлены в таблице 1.

Таблица І - Характеристика кислот

Кислоты Температура Йодное число, мг Кислотное число, мг

застывания,°С J2/100 г КОН/г

Ж^М 11,8 113,6 178,0

P ЖКПМ 18,0 132,0 188,1

Счет молекулярной массы велся исходя из хроматографического состава [1].

ЖКРМ: С016-3,9 С11б-0,5 С118-64 С218-20,9 С318-9,9;

ЖКПМ: С01б-5,1 С11б-0,5 С018-0,8 С118-16,1 С218-74,8 С318, С%-2,7,

0 1 0 где С 16- пальмитиновая кислота; С 16- пальмитинолеиновая кислота; С 18- стеариновая

кислота; С118- олеиновая кислота; С218 - линолевая кислота; С318 - линоленовая кислота; С120

- гадеолеиновая кислота; С122- эруковая кислота.

Применение для синтеза диэтаноламидов ЖКРМ, ЖКПМ и ДЭА позволяет расширить ассортимент известных неионогенных ПАВ (нПАВ).

При эквимольном соотношении реагентов реакция идет по схеме:

КС00Н+МН(С2Н40Н)2^КС(0)М(СН20Н20Н)2+Н20, где К - остаток жирной кислоты.

Получены диэтаноламиды на ЖКРМ - КРДА и на ЖКПМ - КПДА.

Контроль реакции осуществлялся по изменению К.Ч., достигшего в конце процесса 4,5 мгКОН/г у КРДА и 5,5 мгКОН/г у КПДА.

Продолжительность синтеза составила 7,0-7,5 ч как для КРДА, так и для КПДА.

При комнатной температуре синтезированные продукты - вязкие массы темнокоричневого цвета.

Строение полученных диэтаноламидов подтверждается данными ИК-спектроскопии (рис. 1,2). ИК-спектры содержат сильную широкую полосу поглощения в области

3500-3300 см-1 , отвечающую валентным колебаниям —ОН в ассоциированных спиртовых группах. В этой же области проявляются валентные колебания Ы-Н в амидах. Сильные широкие полосы поглощения в области 2960-2860 см-1 отвечают асимметричным и симметричным валентным колебаниям метиленовых групп.

Рис. 1 - ИК-спектр КРДА

Рис. 2 - ИК-спектр КПДА

Полоса поглощения в области 1740 см-1 отвечает валентным колебаниям С=О в амидах, так называемая первая амидная полоса [2]. Интенсивная полоса поглощения в области 1600 см-1 (“II амидная полоса”) обусловлена деформационными колебаниями Ы-Н группы. Интенсивная полоса поглощения в области 780 см-1 отвечает внеплоскостным веерным колебаниям Ы-Н группы в амидах [2]. Полосы в области 1480 см-1 и 1200 см-1 обусловлены взаимодействием между деформационными колебаниями Ы-Н и валентными колебаниями С-N группы С-Ы-Н.

Основным критерием оценки действия ПАВ является снижение поверхностного натяжения [3]. Результаты экспериментов подтвердили, что поверхностное натяжение растворов ПАВ резко уменьшается с ростом концентрации вплоть до ККМ, а затем остается постоянным (рис. 3).

1д С, масс. %

-■■О - 1 □ 2

Рис. 3 - Изменение поверхностного натяжения синтезированных ПАВ: 1 - КРДА, 2 -КПДА

На кривых видны точки излома, которые составляют ККМ КРДА и КПДА (рисунок 3, кривые 1 и 2 соответственно): 3,7-3,8*10-3 моль/дм3. Выше ККМ в растворах самопроизвольно протекают процессы образования мицелл и истинный раствор переходит в ультрамикрогетерогенную систему (золь).

Точка перехода от криволинейного к прямолинейному наклонному участку на изотермах соответствует концентрации ПАВ, при которой достигается предельная адсорбция (С^ и соответствует 1,88*10-3 моль/дм3. Выше ^ ПАВ проявляют свои эмульгирующие и пенообразующие свойства.

Степень адсорбции ПАВ на поверхности зависит от строения их молекул. Количественной характеристикой, обусловливающей области применения ПАВ, является соотношение между гидрофильной и гидрофобной частями, или ГЛБ.

Существует взаимосвязь между точкой помутнения, значением ГЛБ и выбором определенного ПАВ для заданного применения. В системе ГЛБ нПАВ классифицируется по шкале от 0 до 20 [4]. Результаты расчета ГЛБ для КРДА и КПДА (табл. 2) показали, что синтезированные нПАВ могут применяться в качестве эмульгаторов «масло в воде» и являются прозрачными дисперсиями, легкорастворимыми в воде.

Известно, что температурный режим приготовления устойчивой эмульсии определяется точкой помутнения ПАВ. Температура точки помутнения синтезированных КРДА и КПДА в среднем составила 82 °^

Способность к пенообразованию характеризуется кратностью пены - отношением объема пены к объему раствора ПАВ. Кратность пены составила 0,048-0,050. Невысокое значение подтверждает наличие в синтезированных продуктах свойств нПАВ, в частности, относительно низкой пенообразующей способности.

Пеностабилизирующая способность характеризуется кинетической устойчивостью во времени.

Известно, что стабилизирующее и эмульгирующее действия ПАВ тесно связаны. От них, в конечном счете, зависит агрегативная устойчивость эмульсии, которая обычно характеризуется продолжительностью существования (времени жизни) отдельных капелек в

контакте друг с другом или с межфазной поверхностью или же скоростью расслаивания эмульсии. Испытания полученных эмульсий на стабильность проводились путем разбавления их до 0,5% концентрации и энергичном встряхивании. Наблюдения в течение 2-х и более часов показали, что эмульсии не расслаиваются. Следовательно, полученные эмульсии стабильны.

Стабилизирующее действие ПАВ объясняется существованием различных натяжений между дисперсной фазой (маслом) и дисперсионной средой (водой) [5].

Исследованные свойства синтезированных веществ представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Свойства водных растворов КРДА и КПДА

Показатель Значение

ККМ, моль/дм3 3,7-3,8*10-3

ГЛБ 12,63-12,65

Температура помутнения водного раствора концентрацией 1,0 г/дм3, ^ 81,0-82,0

Кратность пены 0,048-0,050

Устойчивость эмульсии в течение 2 часов Устойчивы

pH 1% водного раствора 6,5-6,6

Таким образом, результаты изучения строения и свойств синтезированных КРДА и

КПДА подтвердили наличие в последних поверхностно-активных свойств: эмульгирующих,

пенообразующих, смачивающих, стабилизирующих.

Литература

1. Ржехин, В. П. Руководство по методам исследования, технохимическому контролю и учету производства в масложировой промышленности: в 3 т./ В.П. Ржехина и А.Г. Сергеева. - Л.: Химия, 1987. Т.1: Общие методы исследования жиров и жиросодержащих продуктов (Химия и анализ). -1987. -248 с.

2. Сильверстейн, Р. Спектрометрическая идентификация органических соединений/ Р. Сильверстейн, Г. Басслер, Т. Моррил. - М.: Мир, 1977. -592 с.

3. Рейхсфельд, В.О. Лабораторный практикум по синтетическим каучукам/В.О. Рейхсфельд, Л.Н. Еркова, В.Л. Рубак. - Л.: Химия,1967. -228 с.

4. Ланге К. Р. Поверхностно-активные вещества: синтез, свойства, анализ, применение / К. Р. Ланге; под науч. Ред. Л. П. Зайченко. - Спб.: Профессия, 2004. - 240 с., ил.

5. Шерман Ф. Эмульсии/ Ф. Шерман. - Л.: Химия, 1927. - 448 с.

© Г. Г. Лутфуллина - канд. техн. наук, доц. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КГТУ, [email protected].

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.