專利名稱：一種季銨鹽陽離子表面活性劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種季銨鹽化合物及其制備方法，具體地說，本發(fā)明涉及一種用于油田殺菌的季銨鹽陽離子表面活性劑及其制備方法。
在油田的石油開采過程中，為了保持和恢復油層的壓力，需要向油層中注水。油田注水一般利用油田的污水，這些污水中生存著大量的類群十分龐雜的微生物，包括細菌、霉菌、病毒、藻類和原生動物等，這些微生物既能促進自然界的物質循環(huán)，同時又給油田帶來極大的危害。油田中常見的細菌有三類①硫酸鹽還原菌(Sulfate Reducing Bacteria，簡稱SRB)，②腐生菌(TGB)，③鐵細菌。細菌危害帶來的嚴重后果主要有三個方面(1)使各種工作液體系如鉆井液、壓裂液等中的聚合物生物降解，從而影響各種工作液體系的原有性能，進而影響正常作業(yè)。(2)細菌生長繁殖過程中的代謝產物具有較強的腐蝕性，可引起或加速設備的腐蝕。(3)在生產作業(yè)過程中，細菌隨工作液體系進入地層或設備管道，進而引起結垢或堵塞。
目前，投加殺菌劑仍然是在油田中控制細菌繁殖的重要手段。
氯劑是在油田水系統中較為常用的一類殺菌劑，具有不產生殘酸、速效、價格相對低廉等優(yōu)點，其中最普通的是次氯酸、次氯酸鈉等。但是氯劑也有其不足之處，使用氯時因為產生H+而降低了水的pH值，增強了水的腐蝕性，同時連續(xù)使用時SRB還會產生抗藥性。
季銨鹽陽離子表面活性劑是目前常用的油田殺菌劑。季銨鹽的殺菌機制主要是損害了控制細胞滲透性的原生質膜，從而使細菌致死。季銨鹽陽離子表面活性劑具有抑菌、殺菌的功能，并能降低水的表面張力、剝離污泥，在與其它化學藥劑配伍時可以起到增效的作用，具有一劑多能的特性，是目前油田廣泛使用的殺菌劑之一。用作油田殺菌劑的季銨鹽陽離子表面活性劑的代表為十二烷基二甲基氯化芐(俗稱1227)或1227類似物或復配物[寧廷偉，油田化學，1998，vol15，No3，285-288；郭稚弧，油田化學，1988，vol5，No4，319-326]。季銨鹽陽離子表面活性劑毒性低，且可以生物降解，無累積性，是目前油田中應用最為廣泛的非氧化型殺菌劑。但是季銨鹽陽離子表面活性劑也有其缺點①這一類油田殺菌劑的價格較高，在一定程度上提高了油田生產的成本，②這種殺菌劑長期單獨使用也會產生抗藥性。
日本專利特開平4-154748(
公開日1992年5月27日)公開了一種新型的用于洗凈劑的由羥基與醚鍵改性的氨基酸及其鹽類，其通式為R1OCH2CH(OH)CH2N(R2)(CH2)nCOOM，R1為直鏈或支鏈的C6～C22的烷基或烯基，R2為C1～C5的烷基或羥烷基，n為1～5，M為H、堿金屬離子或堿土金屬離子等。該發(fā)明中由羥基與醚鍵改性的氨基酸及其鹽類主要用于洗凈劑方面，如洗發(fā)水、浴液等。
中國專利CN1163885A(
公開日1997年11月5日)公開了一種殺菌劑改性季銨鹽及其制備方法。其中公開了羥基和氨基改性的季銨鹽及其制備方法。具體合成路線如下 其制備方法是在0-100℃下向叔胺的鹽酸溶液中滴加環(huán)氧氯丙烷，提純中間體后，再向中間體中加入極性溶劑、脂肪胺R5NH2和堿催化劑。該方法的合成路線相對較為簡單，但是用該方法得到的季銨鹽水溶性不是十分理想，其表面張力較大。但是對于表面活性劑而言，表面張力是非常重要的物理性能數據之一，是衡量表面活性劑好壞的重要標準。
此外，細菌的生命力極強，任何一種殺菌劑使用時間長都會產生抗藥性，長期使用后不僅使細菌產生抗藥性，使殺菌劑的藥效不斷下降、藥品的投放量不斷加大、生產費用逐年上升，并且造成對環(huán)境的較大污染。因此，開發(fā)研制新的油田殺菌劑成為目前研究人員的研究課題之一。
本發(fā)明的目的在于針對上述現有技術中存在的問題，提供一種價格便宜、殺菌效果更好、表面張力更小的新型的羥基和醚鍵改性的季銨鹽陽離子表面活性劑。
本發(fā)明的目的之二在于提供所述的季銨鹽陽離子表面活性劑的制備方法。
下面將詳細描述本發(fā)明的技術方案。
本發(fā)明所述的季銨鹽陽離子表面活性劑可以用如下的結構通式表示ROCH2CH(OH)CH2N+R1R2R3X-其中R為C6～C22的直鏈或支鏈烷基，R1、R2、R3為相同或不同的C1～C4的烷基，X為鹵素。
具體的說，R優(yōu)選選自1-己基、2-甲基戊基-1、3-甲基戊基-1、1-庚基、2-甲基己基-1、3-甲基己基-1、辛基-1、2-甲基庚基-1、3-甲基庚基-1、4-甲基庚基-1、2-乙基己基-1、3-乙基己基-1、4-乙基己基-1、正壬基-1、正癸基-1、正十一烷基-1、正十二烷基-1、正十四烷基-1、正十六烷基-1、正十八烷基-1、正二十烷基-1或正二十二烷基-1。
R1、R2、R3相同或不相同，優(yōu)選選自甲基、乙基、丙基-1、丁基-1。
X優(yōu)選選自Cl或Br。本發(fā)明所述的季銨鹽陽離子表面活性劑可以選自如下具體化合物
本發(fā)明所述的季銨鹽陽離子表面活性劑的制備方法可以通過如下的反應過程實現
其中路易斯酸(Lewis酸)為三氟化硼-乙醚絡合物、三氟化硼-甲醇絡合物或無水四氯化錫中的一種。
本發(fā)明所述的季銨鹽陽離子表面活性劑的具體制備方法為第一步，將脂肪醇ROH與路易斯酸混合，在常壓下升溫至40～130℃，優(yōu)選是60～110℃，最優(yōu)選為70～100℃，與3-鹵代環(huán)氧丙烷進行反應。反應時間為0.5～7小時，優(yōu)選為1～6小時，最優(yōu)選為2～5小時。以重量計，路易斯酸用量為脂肪醇的0.005～10％，優(yōu)選為0.01～5％，最優(yōu)選為0.05～3％。脂肪醇與3-鹵代環(huán)氧丙烷的摩爾比為0.7～4∶1；直接得到含3-烷氧基-2-羥基鹵代丙烷ROCH2CH(OH)CH2X的混合物或經常規(guī)減壓蒸餾后得到ROCH2CH(OH)CH2X。
第二步，將ROCH2CH(OH)CH2X或其混合物與叔胺(R1)N(R2)(R3)在惰性溶劑存在下混合，升溫至40～140℃，優(yōu)選為60～130℃，最優(yōu)選為80～120℃，0～1MPa壓力下反應0.5～7小時，優(yōu)選為1～6小時，最優(yōu)選為2～5小時，ROCH2CH(OH)CH2X與叔胺(R1)N(R2)(R3)以摩爾比1∶0.95～1.5投料，優(yōu)選為1∶1.0～1.25，ROCH2CH(OH)CH2X與惰性溶劑之重量比為0.25～2∶1，優(yōu)選為0.5～1.5∶1，得到羥基及醚鍵改性的季銨鹽ROCH2CH(OH)CH2N+(R1)(R2)(R3)X-的溶液。
本發(fā)明所述的制備方法還可以包括對得到的季銨鹽ROCH2CH(OH)CH2N+(R1)(R2)(R3)X-進一步提純等。
其中R為C6～C22的直鏈或支鏈烷基，R1、R2、R3為C1～C4的烷基，X選自Cl或Br。所述的惰性溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇或水中的一種或它們的混合物。
本發(fā)明所述的羥基和醚鍵改性的季銨鹽陽離子表面活性劑可以作為殺菌劑、滅藻劑，可以廣泛用于油田含油污水的處理、工業(yè)冷卻水及工業(yè)循環(huán)水的處理。該表面活性劑克服了硫酸鹽還原菌對現有殺菌劑產品的抗藥性。
與現有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)良效果1.制備本季銨鹽陽離子表面活性劑的原料為脂肪醇、3-鹵代環(huán)氧丙烷及短鏈叔胺，原料來源容易，價格便宜，可以降低油田生產的成本。
2.本發(fā)明所述的季銨鹽陽離子表面活性劑的合成路線簡單，具有經濟合理的特點。
3.本發(fā)明所述的季銨鹽油田殺菌劑與常規(guī)季銨鹽殺菌劑相比，硫酸鹽還原菌SRB及其它菌類對該物質沒有抗菌性，殺菌效果更好，對TGB和SRB的殺菌率高于99.99％。
4.本發(fā)明所述的季銨鹽油田殺菌劑由于經羥基及醚鍵改性，與常規(guī)季銨鹽殺菌劑相比，水溶性更好，與常規(guī)的相同濃度的十二烷基二甲基芐基氯化銨(1227)相比，水的表面張力降低得更多，表面活性更高。


圖1是實施例1合成的中間體產物的IR譜圖；圖2是實施例1合成的季銨鹽的IR譜圖；圖3是實施例1合成的中間體的快原子轟擊質譜FAB-MS譜圖；圖4是實施例1合成的季銨鹽的快原子轟擊質譜FAB-MS譜圖；圖5是實施例1合成的中間體的1H-NMR譜圖；圖6是實施例1合成的中間體的13C-NMR譜圖；圖7是實施例1合成的季銨鹽的1H-NMR譜圖；圖8是實施例1合成的季銨鹽的13C-NMR譜圖。
實施例1在裝有攪拌器、滴液漏斗、冷凝器及溫度計的四口燒瓶中加入十二醇744克(MW186，4mol)及0.4克質量分數46.8％的BF3-乙醚溶液，攪拌下加熱至85℃于3小時內滴加92.5克(MW92.5，1mol)環(huán)氧氯丙烷，滴加完畢后繼續(xù)在85℃反應1.5小時，經減壓蒸餾(120～150℃/26.7～133.3Pa)得到270克(MW278.5，0.97mol)中間體產物C12H25OCH2CH(OH)CH2Cl，中間體收率以環(huán)氧氯丙烷計為96.9％。
將上述中間體產物C12H25OCH2CH(OH)CH2Cl 139.3克(MW278.5，0.5mol)與105克質量分數28％的三甲胺水溶液(MW56.11，0.52mol)、82克異丙醇、20克水混合，攪拌下升溫至90℃，在0.1～0.2MPa下反應4.5小時得到含季銨鹽C12H25OCH2CH(OH)CH2N+(CH3)3Cl-的溶液346克(MW334.61)，經鐵氰化鉀法分析季銨鹽的質量分數為46.4％，季銨鹽收率以C12H25OCH2CH(OH)CH2Cl計為95.9％。上述方法制備的羥基及醚鍵改性的季銨鹽即為本發(fā)明的殺菌劑A1。
實施例2合成方法同上，加入十二醇186克(MW186，1mol)及0.4克質量分數46.8％BF3-乙醚溶液，攪拌下加熱至75℃于3小時內滴加111克(MW92.5，1.2mol)環(huán)氧氯丙烷，滴加完畢后繼續(xù)在75℃繼續(xù)反應1.5小時，得到297克反應產物，其中C12H25OCH2CH(OH)CH2Cl的質量分數為87.1％(MW278.5，0.93mol)，C12H25OCH2CH(OH)CH2Cl收率以十二醇計為92.9％。
將上述C12H25OCH2CH(OH)CH2Cl 150克，質量分數為87.1％(MW278.5，0.47mol)與105克質量分數28％三甲胺水溶液(MW56.11，0.56mol)、82克異丙醇、20克水混合，攪拌下升溫至95℃，在0.1～0.2MPa下反應5小時得到含季銨鹽C12H25OCH2CH(OH)CH2N+(CH3)3Cl-的溶液357克(MW334.61)，經鐵氰化鉀法分析季銨鹽的質量分數為43.2％，季銨鹽收率以C12H25OCH2CH(OH)CH2Cl計為98.3％。上述方法制備的羥基及醚鍵改性的季銨鹽即為本發(fā)明的殺菌劑A2。
實施例3～8合成方法同實施例1，改變不同的反應條件，得到不同的反應結果，其結果見表1及表2表1 實施例3～8第一步的反應條件及其反應結果
其中所述的中間體為C12H25OCH2CH(OH)CH2Cl。
其中實施例3、4制得的C12H25OCH2CH(OH)CH2Cl需經減壓蒸餾，得到的純C12H25OCH2CH(OH)CH2Cl繼續(xù)進行季銨化反應；實施例5～8制得的C12H25OCH2CH(OH)CH2Cl混合物直接進行季銨化反應。
表2實施例3～8第二步的反應條件及其反應結果
其中所述的中間體為C12H25OCH2CH(OH)CH2Cl。
其中實施例3～8中使用的為28％的三甲胺水溶液，制得的季銨鹽溶液即為本發(fā)明的殺菌劑實施例9合成方法同上，加入正辛醇130克(MW130，1mol)及0.4克質量分數46.8％的BF3-乙醚溶液，攪拌下加熱至80℃于3小時內滴加92.5克(MW92.5，1mol)環(huán)氧氯丙烷，滴加完畢后繼續(xù)在75℃反應1.5小時，得到222.5克反應產物，其中C8H17OCH2CH(OH)CH2Cl的質量分數為85.1％(MW222.5，0.85mol)，C8H17OCH2CH(OH)CH2Cl收率以正辛醇計為85.1％。
將質量分數為85.1％的C8H17OCH2CH(OH)CH2Cl 120克(MW222.5，0.46mol)與105克質量分數28％的三甲胺水溶液(MW56.11，0.56mol)、72克異丙醇混合，攪拌下升溫至90℃，在0.1～0.2MPa下反應4小時得到含季銨鹽C8H17OCH2CH(OH)CH2N+(CH3)3Cl-的溶液297克(MW278.61)，經鐵氰化鉀法分析季銨鹽的質量分數為40.2％，季銨鹽收率以C8H17OCH2CH(OH)CH2Cl計為93.6％。
實施例10合成方法同上，加入正十八醇270.5克(MW270.5，1mol)及0.8克質量分數50％的BF3-甲醇溶液，攪拌下加熱至85℃于4小時內滴加92.5克(MW92.5，1mol)環(huán)氧氯丙烷，滴加完畢后繼續(xù)在85℃反應1.5小時，得到363克反應產物，其中C18H37OCH2CH(OH)CH2Cl的質量分數為82.3％(MW363，0.82mol)，C18H37OCH2CH(OH)CH2Cl收率以正十八醇計為82.3％。
將質量分數為82.3％的C18H37OCH2CH(OH)CH2Cl 200克(MW363，0.45mol)與60克三乙胺(MW101.19，0.59mol)、100克異丙醇及100克水混合，攪拌下升溫至110℃，在0.2～0.3MPa下反應7小時得到含季銨鹽C18H37OCH2CH(OH)CH2N+(C2H5)3Cl-的溶液460克(MW464.19)，經鐵氰化鉀法分析季銨鹽的質量分數為43.2％，季銨鹽收率以C18H37OCH2CH(OH)CH2Cl計為94.4％。
實施例11合成方法同上，加入正癸醇158克(MW158.3，1mol)及0.3克質量分數50％的BF3-甲醇溶液，攪拌下加熱至85℃于4.5小時內滴加92.5克(MW92.5，1mol)環(huán)氧氯丙烷，滴加完畢后繼續(xù)在85℃反應1.5小時，得到250.5克反應產物，其中C10H21OCH2CH(OH)CH2Cl的質量分數為92.3％(MW250.8，0.92mol)，C10H21OCH2CH(OH)CH2Cl收率以正癸醇計為92.3％。
將質量分數為92.3％的C10H21OCH2CH(OH)CH2Cl 136克(MW250.8，0.5mol)與60克三乙胺(MWl01.19，0.59mol)、90克異丙醇及89克水混合，攪拌下升溫至100℃，在0.2～0.3MPa下反應4.5小時得到含季銨鹽C10H21OCH2CH(OH)CH2N+(C2H5)3Cl-的溶液375克(MW351.99)，經鐵氰化鉀法分析季銨鹽的質量分數為45.6％，季銨鹽收率以C10H21OCH2CH(OH)CH2Cl計為97.1％。
實施例12合成方法同上，加入正十四醇214克(MW214.4，lmol)及0.6克質量分數46.8％的BF3-乙醚溶液，攪拌下加熱至90℃于4.5小時內滴加102克(MW92.5，1.1mol)環(huán)氧氯丙烷，滴加完畢后繼續(xù)在90℃反應1.5小時，得到316克反應產物，其中C14H29OCH2CH(OH)CH2Cl的質量分數為85.3％(MW306.9，0.88mol)，C18H37OCH2CH(OH)CH2Cl收率以正十四醇計為87.8％。
將質量分數為85.3％的C14H29OCH2CH(OH)CH2Cl 180克(MW306.9，0.5mol)與120克質量分數28％的三甲胺水溶液(MW56.11，0.6mol)、90克乙醇及10克水混合，攪拌下升溫至105℃，在0.15～0.2MPa下反應5小時得到含季銨鹽C14H29OCH2CH(OH)CH2N+(CH3)3Cl-的溶液400克(MW363.0)，經鐵氰化鉀法分析季銨鹽的質量分數為43.6％，季銨鹽收率以C14H29OCH2CH(OH)CH2Cl計為96.0％。
實施例13合成方法同上，加入正十六醇242克(MW242.45，1mol)及0.7克質量分數46.8％的BF3-乙醚溶液，攪拌下加熱至95℃于5小時內滴加111克(MW92.5，1.2mol)環(huán)氧氯丙烷，滴加完畢后繼續(xù)在95℃反應1.5小時，得到353克反應產物，其中C16H33OCH2CH(OH)CH2Cl的質量分數為81.5％(MW334.95，0.86mol)，C16H33OCH2CH(OH)CH2Cl收率以正十六醇計為85.9％。
將質量分數為81.5％的C16H33OCH2CH(OH)CH2Cl 205克(MW334.95，0.5mol)與110克質量分數28％的三甲胺水溶液(MW56.11，0.55mol)、110克異丙醇及22克水混合，攪拌下升溫至110℃，在0.2～0.3MPa下反應6.5小時得到含季銨鹽C16H33OCH2CH(OH)CH2N+(CH3)3Cl-的溶液447克(MW391.06)，經鐵氰化鉀法分析季銨鹽的質量分數為41.3％，季銨鹽收率以C16H33OCH2CH(OH)CH2Cl計為94.6％。
將實施例1制備的季銨鹽溶液脫去異丙醇及水，得到的季銨鹽及其中間體分別進行紅外光譜IR、快原子轟擊質譜FAB-MS、1H及13C核磁共振譜1H-NMR、13C-NMR測試，
圖1、圖2分別為中間體及其季銨鹽的IR光譜譜圖，圖3、圖4分別為中間體及其季銨鹽的快速原子轟擊質譜FAB-MS譜圖，圖5、圖6分別為中間體的1H及13C核磁共振譜圖，圖7、圖8分別為季銨鹽的1H及13C核磁共振譜圖。
圖1是實施例1合成的中間體產物的IR譜圖，從圖中的2925、2854、721cm-1峰的強度判斷，烷基碳鏈較長；1121cm-1峰為醚鍵峰，3416cm-1峰為羥基峰。
圖2是實施例1合成的季銨鹽的IR譜圖，圖中2917、2850、1468、970、720cm-1振動峰為烷基三甲基季銨鹽的特征峰，從其中的2917、2850、720cm-1峰的強度判斷，烷基碳鏈較長；1125cm-1峰為醚鍵峰，3220cm-1峰為羥基峰。
圖3是實施例1合成的中間體的快原子轟擊質譜FAB-MS譜圖，圖中核質比m/e為279處的強峰為該分子的M+H準分子離子峰，281處的峰為37Cl同位素貢獻的M+H準分子離子峰；301處的峰為該分子的M+Na準分子離子峰，303處的峰為37Cl同位素貢獻的該分子的M+Na準分子離子峰，由此可判斷該中間體的分子量為278，根據計算其分子組成為C15H31O2Cl。
圖4是實施例1合成的季銨鹽的快原子轟擊質譜FAB-MS譜圖，圖中核質比m/e為302處的強峰為季銨鹽陽離子的離子峰，由此可判斷該季銨鹽的分子量為302+35，即該季銨鹽的分子量為337，根據計算其分子組成為C18H40O2NCl，中間體與季銨鹽的分子組成恰好相差一個N(CH3)3。
圖5是中間體的1H-NMR譜圖，圖6是中間體的13C-NMR譜圖，圖5中CDCl3為溶劑，TMS為內標，得到如下信息0.85851、0.88124、0.90269ppm為-CH3峰，1.26242ppm為-(CH2)m-峰，1.52908、1.55122、1.57378、1.59618ppm為-CH2-CH2-O-峰，2.16565、2.17140ppm為-OH峰，3.45271、3.47489、3.49674ppm為-CH2-Cl峰，3.52075、3.53778、3.55894ppm為-CH2-CH2-O-峰，3.57812、3.59592、3.61794、3.63759、3.65630、3.67451ppm為-CH(OH)-CH2-O-峰，3.93517、3.95268、3.97051、3.98846ppm為-O-CH2-CH(OH)-CH2-Cl峰，經計算m值約為9；圖6中CDCl3為氘代試劑，圖中高場13.5ppm為-CH3峰，根據對中間體IR、FAB-MS及1H-NMR譜圖的分析，推測中間體分子結構如下，并對其13C-NMR圖中其余共振峰化學位移值計算，結果分別對應如下，為CH3--CH2---CH2--(CH2)n--CH2--CH2---CH2-O-CH2---CH(OH)-CH2-Cl13.5 22.6 32.029.5 28.0 30.6 71.5 75.5 68.3 48.5(ppm)由圖6可看出上述計算值與實測值基本能一一對應，推算出n≈6，從而推定上述中間體分子結構為C12H25OCH2CH(OH)CH2Cl。
圖7是季銨鹽的1H-NMR譜圖，圖8是季銨鹽的13C-NMR譜圖，圖7中以D2O為溶劑，DSS為內標，得到如下信息0.83770ppm為-CH3峰，1.25467ppm為-(CH2)m-峰，1.55400ppm為-CH2-CH2-O-峰，3.20820ppm為-N(CH3)3峰，3.42021、3.46713ppm分另為-CH2-N-峰、-CH2-CH2-O-峰、-CH(OH)-CH2-O-峰，4.34187ppm為-O-CH2-CH(OH)-CH2-Cl峰，由于質子交換，此圖在2.17ppm處無質子峰；圖8中高場13.70ppm為-CH3峰，53.95、54.29、54.63ppm強峰為-N-(CH3)3峰，根據對季銨鹽的IR、FAB-MS及1H-NMR譜圖的分析，推測季銨鹽分子結構如下，并對其13C-NMR圖中其余共振峰化學位移值計算，結果分別對應如下，為 13.5 22.6 32.0 29.5 28.0 30.6 71.572.562.3 72.7 54.2(ppm)由圖8可看出上述計算值與實測值基本能一一對應，推算出n≈6，從而推定上述季銨鹽結構為[C12H25OCH2CH(OH)CH2N(CH3)3]+Cl-。
由上述的IR、1H-NMR、13C-NMR、FAB-MS的測試結果表明，本發(fā)明合成的中間體為CH3(CH2)10CH2OCH2CH(OH)CH2Cl，季銨鹽為[CH3(CH2)10CH2OCH(OH)CH2N(CH3)3]+Cl-，我們合成的最終產物是屬于烷基改性的季銨鹽。
利用實施例1～8合成的季銨鹽殺菌劑A1～A8進行殺菌檢測，根據中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準SY/T 5329-94《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》測試A1～A8樣品對含油污水的殺菌效果。
其中污水樣1為含油污水，含SRB2.5×105個/ml，TGB2.5×105個/ml。
其中污水樣2為含油污水，含SRB2.5×104個/ml，TGB2.5×104個/ml。
結果見表3、表4表3對污水樣1處理結果
表4對污水樣2處理結果
其中對比物1227的濃度約為40％。
表面張力的測定采用毛細管上升法對實施例1合成的季銨鹽和1227進行表面張力的測定，將其溶質配成如下濃度的水溶液，在溫度27℃，水的表面張力為71.66mN·m-1的條件下測定其表面張力，結果見表5表5表面張力測定結果
權利要求
1.一種季銨鹽陽離子表面活性劑，其特征在于，所述的季銨鹽陽離子表面活性劑以如下的結構通式表示ROCH2CH(OH)CH2N+R1R2R3X-其中R為C6～C22的直鏈或支鏈烷基，R1、R2、R3為相同或不同的C1～C4的烷基，X為鹵素。
2.根據權利要求1所述的季銨鹽陽離子表面活性劑，其特征在于，所述的R選自1-己基、2-甲基戊基-1、3-甲基戊基-1、1-庚基、2-甲基己基-1、3-甲基己基-1、辛基-1、2-甲基庚基-1、3-甲基庚基-1、4-甲基庚基-1、2-乙基己基-1、3-乙基己基-1、4-乙基己基-1、正壬基-1、正癸基-1、正十一烷基-1、正十二烷基-1、正十四烷基-1、正十六烷基-1、正十八烷基-1、正二十烷基-1或正二十二烷基-1。
3.根據權利要求1所述的季銨鹽陽離子表面活性劑，其特征在于，所述的R1、R2、R3相同或不相同，選自甲基、乙基、丙基-1、丁基-1。
4.根據權利要求1所述的季銨鹽陽離子表面活性劑，其特征在于，所述的X為Cl或Br。
5.根據權利要求1所述的季銨鹽陽離子表面活性劑，其特征在于，所述的季銨鹽陽離子表面活性劑選自如下具體化合物
6.權利要求1所述的季銨鹽陽離子表面活性劑的制備方法，其特征在于，所述的制備方法包括如下步驟(1)將脂肪醇ROH與路易斯酸混合，在常壓下升溫至40～130℃，與3-鹵代環(huán)氧丙烷進行反應，反應時間為0.5～7小時；以重量計，路易斯酸用量為脂肪醇的0.005～10％；脂肪醇與3-鹵代環(huán)氧丙烷的摩爾比為0.7～4∶1；直接得到含3-烷氧基-2-羥基鹵代丙烷ROCH2CH(OH)CH2X的混合物或經常規(guī)減壓蒸餾后得到ROCH2CH(OH)CH2X；(2)將ROCH2CH(OH)CH2X或其混合物與叔胺(R1)N(R2)(R3)在惰性溶劑存在下混合，升溫至40～140℃，0～1MPa壓力下反應0.5～7小時，ROCH2CH(OH)CH2X與叔胺(R1)N(R2)(R3)以摩爾比1∶0.95～1.5投料，ROCH2CH(OH)CH2X與惰性溶劑之重量比為0.25～2∶1，得到羥基及醚鍵改性的季銨鹽ROCH2CH(OH)CH2N+(R1)(R2)(R3)X-的溶液；其中R為C6～C22的直鏈或支鏈烷基，R1、R2、R3相同或不相同為C1～C4的烷基，X選自Cl或Br；所述的惰性溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇或水中的一種或它們的混合物；所述的路易斯酸為三氟化硼-乙醚絡合物、三氟化硼-甲醇絡合物或無水四氯化錫中的一種。
7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，3-鹵代環(huán)氧丙烷與脂肪醇ROH及路易斯酸的反應溫度為60～110℃。
8.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，3-鹵代環(huán)氧丙烷與脂肪醇ROH及路易斯酸的反應溫度為70～100℃。
9.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，3-鹵代環(huán)氧丙烷與脂肪醇ROH及路易斯酸的反應時間為1～6小時。
10.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，3-鹵代環(huán)氧丙烷與脂肪醇ROH及路易斯酸的反應時間為2～5小時。
11.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，以重量計，路易斯酸用量為脂肪醇的0.01～5％。
12.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，以重量計，路易斯酸用量為脂肪醇的0.05～3％。
13.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，ROCH2CH(OH)CH2X或其混合物與叔胺(R1)N(R2)(R3)的反應溫度為60～130℃。
14.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，ROCH2CH(OH)CH2X或其混合物與叔胺(R1)N(R2)(R3)的反應溫度為80～120℃。
15.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，ROCH2CH(OH)CH2X或其混合物與叔胺(R1)N(R2)(R3)的反應時間為1～6小時。
16.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，ROCH2CH(OH)CH2X或其混合物與叔胺(R1)N(R2)(R3)的反應時間為2～5小時。
17.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，ROCH2CH(OH)CH2X與叔胺(R1)N(R2)(R3)之摩爾比為1∶1.0～1.25。
18.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，ROCH2CH(OH)CH2X與惰性溶劑之重量比為0.5～1.5∶1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種價格便宜、殺菌效果更好、表面張力更小的新型的羥基和醚鍵改性的季銨鹽陽離子表面活性劑及其制備方法。所述的季銨鹽陽離子表面活性劑可以用如下的結構通式表示:ROCH
文檔編號A01N33/00GK1356160SQ0012499
公開日2002年7月3日 申請日期2000年12月6日 優(yōu)先權日2000年12月6日
發(fā)明者梁澤生, 張英, 張明森, 王秀恩, 田磊, 柯麗, 張偉, 董光明 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院