CN101254437A - 油酸酰胺表面活性剂及其合成方法 - Google Patents

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Abstract

油酸酰胺表面活性剂及其合成方法。本发明油酸酰胺表面活性剂的结构式如上。本发明合成方法是：首先以油酸及羟乙基乙二胺为原料，合成油酸酰胺表面活性剂中间体，然后采用“氯乙酸法”进行两性化得到油酸酰胺表面活性剂。本发明在总结前人研究成果的基础上，不经过关环过程，创新性地采用真空—两性化法直接合成酰胺型表面活性剂。本发明提供的油酸酰胺表面活性剂，对矿物油和植物油具有较好乳化、分散、悬浮油污的功能，并有助于阻止油污的再沉积，对钢铁、铸铁等金属具有优良的防锈性能。另外它能增进阴离子和非离子乳液的稳定性和乳化油的润滑力。可广泛用于金属清洗剂、钻孔油、切削油，石油开采中的稠油降粘剂等产品。

Description

油酸酰胺表面活性剂及其合成方法
【技术领域】：
本发明属于表面活性剂及其制备技术领域。
【背景技术】：
本发明所涉及的油酸酰胺表面活性剂是一种新型的表面活性剂，其性能与羧酸型咪唑啉两性表面活性剂相媲美。
脂肪烃基的咪唑啉型两性表面活性剂具有优异的洗涤、润湿、起泡和分散等性能[1，2]，刺激性非常低[3]，低毒或无毒[4]，抗静电[5]，抗菌[6]，对环境友好。
两性表面活性剂按其结构分类：(1)咪唑啉两性表面活性剂(2)甜菜碱两性表面活性剂(3)氨基酸类表面活性剂(4)卵磷脂类表面活性剂。其中卵磷脂类表面活性剂为天然的表面活性剂，其余的为人工合成[7]。
两性表面活性剂在表面活性剂中是开发较晚的一类。1937年美国专利才有报道。1940年美国杜邦公司开发了这类化合物，并首次报道了甜菜碱系两性表面活性剂。1948年德国AdolfSchmitz研究了氨基酸系两性表面活性剂，并开始应用。美国在20世纪80年代，就产生了20多种两性表面活性剂商品。20世纪80年代末期，美国的两性表面活性剂以5％-6％的年增长率增长，远远超过了当时工业表面活性剂2％的年平均增长率。进入20世纪90年代以来，发达国家的两性表面活性剂仍在平稳发展，发达国家的两性表面活性剂的产量，占到表面活性剂总产量的2％-3％，目前日本两性表面活性剂的品种数在200左右[8]。
国内自20世纪70年代后开始对两性表面活性剂开展研究，目前有少量产品投人市场，但品种和数量都不多，所以在两性表面活剂的研究和应用方面，我国仍然处于起步阶段。我国两性表面活性剂品种中，生产量最大的仍非甜菜碱型莫属，位居其次的是两性咪唑啉。甜菜碱中酰胺丙基甜菜碱型的上升势头较快，烷基甜菜碱呈萎缩势。两性咪唑啉在我国的发展并不顺利，由20世纪80年代的主导地位，下降到20世纪90年代的从属地位，并且其对阳离子咪唑啉的比例也在下降，呈低于50％的弱势[9]。
【发明内容】：
本发明目的是提供一种酰胺型表面活性剂，特别是油酸酰胺表面活性剂及其合成方法。
本发明在总结前人研究成果的基础上，以油酸，羟乙基乙二胺及氯乙酸为原料，不经过关环过程，创新性地采用真空-两性化法直接合成酰胺型表面活性剂。
本发明所述的油酸酰胺表面活性剂，其结构式为：
Figure A20071015075200041
本发明所述的油酸酰胺表面活性剂的合成路线是：
Figure A20071015075200042
具体合成方法如下：
第一、油酸酰胺表面活性剂中间体的合成：
以油酸及羟乙基乙二胺为原料，合成油酸酰胺表面活性剂中间体，具体合成方法如下：
在装有机械搅拌、温度计及减压蒸馏装置的四口瓶中，加入油酸和羟乙基乙二胺(摩尔比为1∶1～1.5)开始加热并搅拌，缓慢将反应温度升至100℃±10℃，开动真空泵调节反应体系真空度至出水时为止，在3-5小时内使反应温度逐渐升至150℃±10℃，至出水完全。停止加热，降温，得到油酸酰胺表面活性剂中间体，结构式为：
Figure A20071015075200043
对于油酸酰胺表面活性剂中间体的结构，利用红外跟踪，可从红外谱图中观察到，在1640cm-1和1560cm-1附近出现很强的酰胺特征吸收峰，在3300cm-1左右出现双峰，在3100cm-1出现单峰，说明中间体为仲酰胺和叔酰胺的混合物。仪器：NICOLET-205红外光谱仪。
第二、采用“氯乙酸法”进行两性化得到油酸酰胺表面活性剂
具体合成方法如下：
在装有搅拌、温度计、回流冷凝器及滴液漏斗的四口瓶中，加入油酸酰胺表面活性剂中间体加热并搅拌，在温度50～90℃间，4小时内低温滴加氯乙酸溶液，然后逐渐升温滴加NaOH溶液，油酸酰胺表面活性剂中间体∶氯乙酸∶NaOH摩尔比为1∶1～1.3∶2～2.6，然后再反应1-2小时，停止反应，得到黄色澄清液体即为油酸酰胺表面活性剂。
本发明的优点和积极效果：
本发明为酰胺表面活性剂，它对矿物油和植物油具有较好乳化、分散、悬浮油污的功能，并有助于阻止油污的再沉积，对钢铁、铸铁等金属具有优良的防锈性能。另外它能增进阴离子和非离子乳液的稳定性和乳化油的润滑力。
本发明提供的油酸酰胺表面活性剂广泛用于金属清洗剂、钻孔油、切削油，石油开采中的稠油降粘剂等产品。
【具体实施方式】：
实施例1：
在装有机械搅拌、温度计及减压蒸镏装置的四口瓶中，加入油酸173.0g(0.6mol)和羟乙基乙二胺(摩尔比为1∶1)开始加热并搅拌，缓慢将反应温度升至100℃，开动真空泵调节反应体系真空度至出水时为止，在3小时内使反应温度逐渐升至150℃，至出水完全。停止加热，降温，得到油酸酰胺表面活性剂中间体。
在装有搅拌、温度计、回流冷凝器及滴液漏斗的四口瓶中，加入油酸酰胺表面活性剂中间体22.2g(0.06mol)加热并搅拌，在温度50～90℃间，4小时内低温滴加氯乙酸溶液，然后逐渐升温滴加NaOH溶液，油酸酰胺表面活性剂中间体∶氯乙酸∶NaOH摩尔比为1∶1∶2，然后再反应1小时，停止反应，得到黄色澄清液体即为油酸酰胺表面活性剂。表面张力σ(20℃，41.64mN·m-1)仪器：DP-AW型表面张力仪。
实施例2：
在装有机械搅拌、温度计及减压蒸馏装置的四口瓶中，加入油酸173.0g(0.6mol)和羟乙基乙二胺(摩尔比为1∶1.1)开始加热并搅拌，缓慢将反应温度升至110℃，开动真空泵调节反应体系真空度至出水时为止，在3.5小时内使反应温度逐渐升至150℃，至出水完全。停止加热，降温，得到油酸酰胺表面活性剂中间体。
在装有搅拌、温度计、回流冷凝器及滴液漏斗的四口瓶中，加入油酸酰胺表面活性剂中间体22.2g(0.06mol)加热并搅拌，在温度50～90℃间，4小时内低温滴加氯乙酸溶液，然后逐渐升温滴加NaOH溶液，油酸酰胺表面活性剂中间体∶氯乙酸∶NaOH摩尔比为1∶1.3∶2.6，然后再反应1.5小时，停止反应，得到黄色澄清液体即为油酸酰胺表面活性剂。
实施例3：
在装有机械搅拌、温度计及减压蒸馏装置的四口瓶中，加入油酸173.0g(0.6mol)和羟乙基乙二胺(摩尔比为1∶1.2)开始加热并搅拌，缓慢将反应温度升至100℃，开动真空泵调节反应体系真空度至出水时为止，在4小时内使反应温度逐渐升至150℃，至出水完全。停止加热，降温，得到油酸酰胺表面活性剂中间体。
在装有搅拌、温度计、回流冷凝器及滴液漏斗的四口瓶中，加入油酸酰胺表面活性剂中间体22.2g(0.06mol)加热并搅拌，在温度50～90℃间，4小时内低温滴加氯乙酸溶液，然后逐渐升温滴加NaOH溶液，油酸酰胺表面活性剂中间体∶氯乙酸∶NaOH摩尔比为1∶1.2∶2.4，然后再反应1.5小时，停止反应，得到黄色澄清液体即为油酸酰胺表面活性剂。
.参考文献
[1]Mannheimer H.S，John JM.Surface-avtive agents[P].BriL 853441，1960.
[2]Wechsler，Joseph R，Baber，Tomas G，Battaglini，George T，et al.Imidazolines[P].US 4189593，1980.
[3]Phillips B.M.，Lambie A.J.，Thompson M.E.Aliphatic Amidoamines[P].Brit.UK Pat. Appl.2003867，1979.
[4]MannheimerH.S.Cycloimidine detivatives[P].US 2773068，1956.
[5]Sano Y，MiyamotoM，Kimura Y，et al.Zwitterions of 1-poly(oxyethylene)-2-imidazoline derivativesanti-electrostaticagent for polyamide fiber[J].Polym.Ball.(Berlin)，1982，6(5，6)：343～349.
[6]Ploog U，Retzold M，Vphues G.New imidazolines and their derivatives from fatty acids and hydroxyalkylamines[J].Fette，Seifen，Ansrichm.，1980，82(2)：57～59.
[7]兰云军，鲍利红，李延.两性表面活性剂的类型、应用性能和发展概况.中国皮革，2003，32(13)：20～24
[8]王军，葛虹，邹文苑.两性表面活性剂的合成路线概述.日用化学工业，2005，35(1)：45～48
[9]梁梦兰.两性咪唑啉表面活性剂的合成与应用.精细石油化工，1986，2(5)：14～27

Claims (2)

1、油酸酰胺表面活性剂，其结构式为：
2、权利要求1所述的油酸酰胺表面活性剂的合成方法，其特征在于该方法包括：
合成路线：
Figure A20071015075200022
合成过程：
第一、油酸酰胺表面活性剂中间体的合成
合成过程：
在装有机械搅拌、温度计及减压蒸馏装置的四口瓶中，按照摩尔比为1∶1～1.5的比例加入油酸和羟乙基乙二胺，开始加热并搅拌，缓慢将反应温度升至100℃±10℃，开动真空泵调节反应体系真空度至出水时为止，在3-5小时内使反应温度逐渐升至150℃±10℃，至出水完全，停止加热，降温，得到油酸酰胺表面活性剂中间体，结构式为：
Figure A20071015075200023
第二、采用“氯乙酸法”进行两性化得到油酸酰胺表面活性剂
合成过程：
在装有搅拌、温度计、回流冷凝器及滴液漏斗的四口瓶中，加入上步得到的油酸酰胺表面活性剂中间体加热并搅拌，在温度50～90℃间，4小时内低温滴加氯乙酸溶液，然后逐渐升温滴加NaOH溶液，油酸酰胺表面活性剂中间体∶氯乙酸∶NaOH摩尔比为1∶1～1.3∶2～2.6，然后再反应1-2小时，停止反应，得到黄色澄清液体即为油酸酰胺表面活性剂。
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