一種陽離子雙子表面活性劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于表面活性劑領(lǐng)域，具體涉及一種陽離子雙子表面活性劑及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 表面活性劑是一大類有機化合物，具有能有效降低表面、界面張力的特性。在工 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中例如，石油，煤炭，醫(yī)藥，化工等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，素有"工業(yè)味 精"之稱。雙子表面活性劑是一類具有兩個親油基和兩個親水基的雙親性物質(zhì)。相比傳統(tǒng) 的單鏈表面活性劑，雙子表面活性劑是將兩個單鏈的單頭基的表面活性劑在親水基或靠近 親水基的位置通過一個間隔基團聯(lián)接起來得到的二聚體。這種特殊結(jié)構(gòu)使得其性質(zhì)也比較 特殊，如低的臨界膠束濃度、高表面活性、較好的潤濕性、更好的分散力、溶解性和增黏能力 強，與其他表面活性劑良好的協(xié)同效應(yīng)等優(yōu)良性能。
[0003] 雙子表面活性劑的聯(lián)接鏈可以是柔性的，如烷基鏈，也可以是剛性的如苯環(huán)、酯基 等。聯(lián)接基團的性質(zhì)對于雙子表面活性劑結(jié)構(gòu)和表面活性都有著很大程度的影響。剛性聯(lián) 接鏈的存在使得表面活性劑分子具有良好表面活性，熱穩(wěn)定性，同時具有無毒無害、環(huán)境友 好等特點。
[0004] 目前含剛性基團聯(lián)接鏈的雙子表面活性劑的研宄與制備，已有相關(guān)專利的報道。 如專利CN101337169合成了一種鄰苯二甲酸酯基陽離子雙子表面活性劑，該方法在對產(chǎn)物 分離過程中使用了一定量的有機溶液甲苯，存在著毒害性等不足之處。因此，進一步尋找環(huán) 境友好，同時其他原料成本低，所的產(chǎn)物產(chǎn)率和純度較高的制備方法，具有重要的實際應(yīng)用 意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種含酯基剛性聯(lián)接鏈的陽離子雙子表面活性劑及其制 備方法，此方法原料易得，反應(yīng)條件溫和，操作易得，所得產(chǎn)物產(chǎn)率和純度較高，并且具有良 好的表面活性等物理化學(xué)性質(zhì)。
[0006] 為達到上述目的，采用技術(shù)方案如下：
[0007] -種陽離子雙子表面活性劑，具有以下結(jié)構(gòu)式：
[0008]
[0009]其中，X = Cl 或 J1= CH3-、CH3CH2-或 CH3CH2CH2- ;m = 10、12、14、16 或 18 ;苯 二酚結(jié)構(gòu)為鄰位或間位或?qū)ξ弧?br>[0010] 上述陽離子雙子表面活性劑的制備方法，包括以下步驟：
[0011] 苯二酚與鹵代乙酰鹵以三乙胺為縛酸劑發(fā)生酯化反應(yīng)得到雙鹵乙酸苯二酚酯；
[0012] 二烷基胺與溴代烷烴反應(yīng)得到N，N-二烷基烷基胺；
[0013] N，N-二烷基烷基胺與雙鹵乙酸苯二酚酯發(fā)生季銨化反應(yīng)得到含酯基剛性聯(lián)接鏈 的陽離子雙子表面活性劑。
[0014] 根據(jù)上述方案，所述二烷基胺為二甲胺、二乙胺或二正丙胺。
[0015] 根據(jù)上述方案，所述溴代烷烴為溴代十烷、溴代十二烷、溴代十四烷、溴代十六烷 或溴代十八烷。
[0016] 根據(jù)上述方案，所述苯二酚為鄰苯二酚、對苯二酚或間苯二酚。
[0017] 根據(jù)上述方案，所述鹵代乙酰鹵為氯乙酰氯、溴乙酰溴或溴乙酰氯。
[0018] 根據(jù)上述方案，苯二酚與鹵代乙酰齒與三乙胺的摩爾比為1 : (2~6) : (3~8)，反 應(yīng)溫度為-5~20°C，反應(yīng)時間為1~12h。
[0019] 根據(jù)上述方案，溴代烷烴與二烷基胺的摩爾比為I : (1~10)，反應(yīng)溫度為80~ 95°C，反應(yīng)時間為24~48h。
[0020] 根據(jù)上述方案，雙鹵乙酸苯二酚酯與N，N-二烷基烷基胺的摩爾比為1 : (2~6); 反應(yīng)溫度為80~95 °C，反應(yīng)時間為24~96h。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0022] 本發(fā)明以仲胺，苯二酚，鹵代乙酰鹵和溴代烷烴為原料，經(jīng)三個反應(yīng)步驟制備一類 喊酯基剛性聯(lián)接鏈的陽離子雙子表面活性劑，該方法涉及的原料易得，制備工藝簡單污染 小，產(chǎn)物產(chǎn)率和純度較高，并且具有良好的表面活性。
【附圖說明】
[0023] 圖1 :實施例1-8制得的表面活性劑在25°C時表面張力隨濃度變化的曲線圖。
【具體實施方式】
[0024] 以下實施例進一步闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案，但不作為對本發(fā)明保護范圍的限制。
[0025] 本發(fā)明陽離子雙子表面活性劑的制備過程：
[0026] 苯二酚與鹵代乙酰鹵以三乙胺為縛酸劑發(fā)生酯化反應(yīng)得到雙鹵乙酸苯二酚酯；苯 二酚與鹵代乙酰鹵與三乙胺的摩爾比為1 : (2~6) : (3~8)，反應(yīng)溫度為-5~20°C，反應(yīng) 時間為1~12h。
[0027] 二烷基胺與溴代烷烴反應(yīng)得到N，N-二烷基烷基胺；溴代烷烴與二烷基胺的摩爾 比為I : (1~10)，反應(yīng)溫度為80~95°C，反應(yīng)時間為24~48h。
[0028] N，N-二烷基烷基胺與雙鹵乙酸苯二酚酯發(fā)生季銨化反應(yīng)得到含酯基剛性聯(lián)接鏈 的陽離子雙子表面活性劑；雙鹵乙酸苯二酚酯與N，N-二烷基烷基胺的摩爾比為1 : (2~ 6);反應(yīng)溫度為80~95°C，反應(yīng)時間為24~96h。
[0029] 制備得到產(chǎn)物具有以下結(jié)構(gòu)式：
[0030]
[0031] 其中，X = Cl 或 J1= CH3-、CH3CH2-或 CH3CH2CH2- ;m = 10、12、14、16 或 18 ;苯 二酚結(jié)構(gòu)為鄰位或間位或?qū)ξ?。以仲胺，苯二酚，鹵代乙酰鹵和溴代烷烴為原料，經(jīng)三個反 應(yīng)步驟制備一類喊酯基剛性聯(lián)接鏈的陽離子雙子表面活性劑，該方法涉及的原料易得，制 備工藝簡單污染小，產(chǎn)物產(chǎn)率和純度較高，并且具有良好的表面活性。
[0032] 實施例1 :
[0033] 一種含酯基剛性聯(lián)接鏈的陽離子雙子表面活性劑，其中Rl = CH3- ;R2 = CH12H25-, X = C1，苯二酚結(jié)構(gòu)為對苯二酚，制備方法包括以下步驟：
[0034] (1)中間產(chǎn)物雙氯乙酸對苯二酚酯的合成步驟：將對苯二酚與氯乙酰氯與三乙胺 按照摩爾比為1:4:4進行混合，以無水丙酮作溶劑在5°C下反應(yīng)5h。反應(yīng)完畢后冷卻抽濾， 濾餅用丙酮洗滌三次，攪拌下將濾液倒入冰水中，靜置分層，抽濾，濾餅先用水和丙酮的混 合液洗滌，再用水洗滌兩次，所得固體干燥后用丙酮-石油醚重結(jié)晶，得到雙氯乙酸對苯二 酚酯褐色固體，產(chǎn)率為65. 8%。
[0035] (2)中間產(chǎn)物N，N-二乙基十二胺的合成步驟：將1-溴代十二烷和二甲胺按照摩 爾比為1:3混合，以無水乙醇作溶劑在90°C下反應(yīng)24h，反應(yīng)結(jié)束后，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去溶 劑乙醇和未反應(yīng)的二甲胺，將剩余物用氫氧化鈉溶液中和?；旌弦河靡宜嵋阴ポ腿∪?，合 并有機相用無水硫酸鎂干燥過夜。過濾后用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去濾液中的乙酸乙酯，得到淡黃 色油狀液體，最后用油泵減壓蒸餾得到高純度的N，N-二甲基十二胺，產(chǎn)率為95. 1 %。
[0036] (3)最終產(chǎn)物雙子表面活性劑的合成步驟：將雙氯乙酸對苯二酚酯和N，N-二甲基 十二胺按照摩爾比為1:2. 2混合，以無水乙醇作溶劑在90°C下反應(yīng)72h，冷卻至室溫后用石 油醚洗滌三次，得到褐色油狀物，即為所述雙子表面活性劑，產(chǎn)率為58. 0%。
[0037] 本實施例制得的雙子表面活性劑在25°C下表面張力隨濃度變化的曲線如圖1中 e. g. 1曲線所示。結(jié)果表明所得雙子表面活性劑的cmc值以及。均較低。
[0038] 實施例2 :
[0039] 一種含酯基剛性聯(lián)接鏈的陽離子雙子表面活性劑，其中Rl = CH3CH2-, R2 = CH14H29-, X = C1，苯二酚結(jié)構(gòu)為對苯二酚，制備方法包括以下步驟：
[0040] (1)中間產(chǎn)物雙氯乙酸對苯二