本發(fā)明涉及一種表面活性劑，具體涉及一種含羧基-磺酸基不對稱Gemini表面活性劑及其微波制備方法。
背景技術(shù)：
隨著科學技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)和多學科跨領(lǐng)域的不斷發(fā)展，表面活性劑的應用范圍會越來越廣，會關(guān)聯(lián)到生產(chǎn)生活等眾多方面，隨著綠色化學理念和人們環(huán)保意識增強，表面活性劑也被賦予更高的性能要求。此時，Gemini表面活性劑應運而生，Gemini表面活性劑由于其獨特的結(jié)構(gòu)、良好的生物降解性、優(yōu)良的表面活性成為相關(guān)工作者的研究重點。磺酸鹽型Gemini表面活性劑是一種非常重要的陰離子型Gemini表面活性劑，其具有高表面活性、很好的水溶性、潤濕性、分散性、耐酸堿性也得到很大提高，所以磺酸鹽型Gemini表面活性劑將會在多個領(lǐng)域得到應用。
微波是一種普遍存在的超高頻電磁波。現(xiàn)如今，微波技術(shù)已經(jīng)引進化工領(lǐng)域40多年，近年來，在眾多合成方法中，微波水熱法已逐漸脫穎而出。與傳統(tǒng)方法相比，微波合成法具有熱能利用率高、條件溫和、加熱速度快以及均勻、非熱微波效應等優(yōu)點。因此，微波水熱法越來越受到人們的關(guān)注。然而運用微波水熱法合成表面活性劑的研究并不多見。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種含羧基-磺酸基不對稱Gemini表面活性劑及其微波制備方法。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
含羧基-磺酸基不對稱Gemini表面活性劑的微波制備方法，其特征在于：
由以下步驟實現(xiàn)：
步驟一：制備脂肪酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸雙酯：
稱取9.3-10.8質(zhì)量份的脂肪酸單乙醇酰胺馬來酸雙酯，加入三口燒瓶中，用質(zhì)量分數(shù)為40%的氫氧化鈉溶液將其pH中和至7，加入3.1-4.3質(zhì)量份十二烷基磺基琥珀酸酯二鈉鹽；
稱取2.2-2.4質(zhì)量份的亞硫酸氫鈉，并且將其配成30%的亞硫酸氫鈉溶液滴加到三口燒瓶中，在70-80℃的水浴鍋中使體系攪拌均勻；將反應物轉(zhuǎn)入微波消解儀中在溫度140℃-180℃、功率600W的條件下反應40-90min得到脂肪酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸雙酯；
步驟二：制備含羧基-磺酸基不對稱Gemini表面活性劑：
稱取3.4-4.2質(zhì)量份的氯乙酸，配成30%溶液，并將其溶液用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至7；
將氯乙酸溶液滴加至18.36-22.44質(zhì)量份的肪酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸雙酯后，調(diào)節(jié)體系pH至7，攪拌均勻；
將反應物轉(zhuǎn)入高通量微波消解/萃取/合成工作站控制溫度70-90℃，功率600w，反應90-120min，每間隔20min測其pH并調(diào)節(jié)至7，得到一種含羧基—磺酸基不對稱Gemini表面活性劑。
步驟一中，脂肪酸單乙醇酰胺馬來酸雙酯選自十二酸單乙醇酰胺馬來酸雙酯、油酸單乙醇酰胺馬來酸雙酯、硬脂酸單乙醇酰胺馬來酸雙酯、菜籽油單乙醇酰胺馬來酸雙酯。
如所述的含羧基-磺酸基不對稱Gemini表面活性劑的微波制備方法制得的表面活性劑。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
本發(fā)明利用高通量微波消解/萃取/合成工作站采用微波法在脂肪酸單乙醇酰胺馬來酸雙酯上，引入親水基團羧基與磺酸基，制得含羧基-磺酸基不對稱Gemini表面活性劑中間體，磺化率可以達到85%，叔胺化產(chǎn)率可達80%。本方法避免了傳統(tǒng)油浴加熱反應時間長、反應條件苛刻、反應中原料易升華、原料和產(chǎn)物易發(fā)生氧化反應、產(chǎn)品色澤較差等缺點，具有良好的市場應用性。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明進行詳細的說明。
本發(fā)明利用微波水熱法，以十二酸單乙醇酰胺與馬來酸單酯為原料，制備得表面活性劑中間體十二酸單乙醇酰胺馬來酸雙酯，并對雙酯進行磺化、叔胺化，引入親水基團，制備得一種性能良好的含羧基-磺酸基不對稱Gemini表面活性劑。
本發(fā)明利用高通量微波消解/萃取/合成工作站采用微波法在脂肪酸單乙醇酰胺馬來酸雙酯上，引入親水基團羧基與磺酸基，其反應方程式為：
具體由以下步驟實現(xiàn)：
步驟一：制備脂肪酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸雙酯：
稱取9.3-10.8質(zhì)量份的脂肪酸單乙醇酰胺馬來酸雙酯，加入三口燒瓶中，用質(zhì)量分數(shù)為40%的氫氧化鈉溶液將其pH中和至7，加入3.1-4.3質(zhì)量份十二烷基磺基琥珀酸酯二鈉鹽；
稱取2.2-2.4質(zhì)量份的亞硫酸氫鈉，并且將其配成30%的亞硫酸氫鈉溶液滴加到三口燒瓶中，在70-80℃的水浴鍋中使體系攪拌均勻；將反應物轉(zhuǎn)入微波消解儀中在溫度140℃-180℃、功率600W的條件下反應40-90min得到脂肪酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸雙酯；
步驟二：制備含羧基-磺酸基不對稱Gemini表面活性劑：
稱取3.4-4.2質(zhì)量份的氯乙酸，配成30%溶液，并將其溶液用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至7；
將氯乙酸溶液滴加至18.36-22.44質(zhì)量份的肪酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸雙酯后，調(diào)節(jié)體系pH至7，攪拌均勻；
將反應物轉(zhuǎn)入高通量微波消解/萃取/合成工作站控制溫度70-90℃，功率600w，反應90-120min，每間隔20min測其pH并調(diào)節(jié)至7，得到一種含羧基—磺酸基不對稱Gemini表面活性劑。
步驟一中，脂肪酸單乙醇酰胺馬來酸雙酯選自十二酸單乙醇酰胺馬來酸雙酯、油酸單乙醇酰胺馬來酸雙酯、硬脂酸單乙醇酰胺馬來酸雙酯、菜籽油單乙醇酰胺馬來酸雙酯。
實施例1：
步驟一：稱取9.8質(zhì)量份的脂肪酸單乙醇酰胺馬來酸雙酯，用40%的氫氧化鈉溶液將其pH中和至7，加入3.3質(zhì)量份十二烷基磺基琥珀酸酯二鈉鹽。稱取2.2質(zhì)量份的亞硫酸氫鈉，并且將其配成30%的亞硫酸氫鈉溶液滴加到三口燒瓶中，在70-80℃的水浴鍋中使體系攪拌均勻。將反應物轉(zhuǎn)入微波消解儀中在溫度170℃、功率600W的條件下反應90min得到脂肪酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸雙酯。
步驟二：稱取3.7質(zhì)量份的氯乙酸，配成30%溶液，并將其溶液用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至7。將上述30%氯乙酸溶液滴加至20.44質(zhì)量份的肪酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸雙酯后調(diào)節(jié)體系pH至7，攪拌均勻。將反應物轉(zhuǎn)入高通量微波消解/萃取/合成工作站控制溫度90℃，功率600w，反應120min，每間隔20min測其pH并調(diào)節(jié)至7，得到一種含羧基—磺酸基不對稱Gemini表面活性劑。
步驟一中，脂肪酸單乙醇酰胺為十二酸單乙醇酰胺馬來酸雙酯。
實施例2：
步驟一：稱取10.8質(zhì)量份的脂肪酸單乙醇酰胺馬來酸雙酯，用40%的氫氧化鈉溶液將其pH中和至7，加入4.3質(zhì)量份十二烷基磺基琥珀酸酯二鈉鹽。稱取2.4質(zhì)量份的亞硫酸氫鈉，并且將其配成30%的亞硫酸氫鈉溶液滴加到三口燒瓶中，在80℃的水浴鍋中使體系攪拌均勻。將反應物轉(zhuǎn)入微波消解儀中在溫度180℃、功率600W的條件下反應60min得到脂肪酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸雙酯。
步驟二：稱取3.8質(zhì)量份的氯乙酸，配成30%溶液，并將其溶液用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至7。將上述30%氯乙酸溶液滴加至19.6質(zhì)量份的肪酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸雙酯后調(diào)節(jié)體系pH至7，攪拌均勻。將反應物轉(zhuǎn)入高通量微波消解/萃取/合成工作站控制溫度85℃，功率600w，反應100min，每間隔20min測其pH并調(diào)節(jié)至7，得到一種含羧基-磺酸基不對稱Gemini表面活性劑。
步驟一中，脂肪酸單乙醇酰胺為油酸單乙醇酰胺馬來酸雙酯。
實施例3：
步驟一：稱取9.3質(zhì)量份的脂肪酸單乙醇酰胺馬來酸雙酯，用40%的氫氧化鈉溶液將其pH中和至7，加入3.3質(zhì)量份十二烷基磺基琥珀酸酯二鈉鹽。稱取2.25質(zhì)量份的亞硫酸氫鈉，并且將其配成30%的亞硫酸氫鈉溶液滴加到三口燒瓶中，在75℃的水浴鍋中使體系攪拌均勻。將反應物轉(zhuǎn)入微波消解儀中在溫度160℃、功率600W的條件下反應90min得到脂肪酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸雙酯。
步驟二：稱取3.4質(zhì)量份的氯乙酸，配成30%溶液，并將其溶液用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至7。將上述30%氯乙酸溶液滴加至18.36質(zhì)量份的肪酸單乙醇酰胺磺基琥珀酸雙酯后調(diào)節(jié)體系pH至7，攪拌均勻。將反應物轉(zhuǎn)入高通量微波消解/萃取/合成工作站控制溫度75℃，功率600w，反應90min，每間隔20min測其pH并調(diào)節(jié)至7，得到一種含羧基—磺酸基不對稱Gemini表面活性劑。
步驟一中，脂肪酸單乙醇酰胺為硬脂酸單乙醇酰胺或菜籽油單乙醇酰胺馬來酸雙酯。
脂肪酸單乙醇酰胺馬來酸雙酯的結(jié)構(gòu)檢測結(jié)果如下：
紅外檢測結(jié)果：3444.24 cm-1處可能為樣品吸附水-OH的吸收峰；2925 cm-1、2854 cm-1為甲基和亞甲基的反對稱和對稱伸縮振動吸收峰;1601cm-1為酰胺與羧酸鹽吸收峰；1735 cm-1為酯的羰基吸收峰；1400cm-1 羧酸根特征峰1240 cm-1、1174 cm-1為-C-O-C-的不對稱伸縮振動的吸收峰；1116 cm-1和1047 cm-1是SO3伸縮振動吸收峰。
本發(fā)明的內(nèi)容不限于實施例所列舉，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。