CN101628212A - 一种新型含硼阳离子表面活性剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型的含硼阳离子表面活性剂及其制备方法，该表面活性剂兼具阳离子表面活性剂和含硼表面活性剂的优点。其制备方法包括合成路线：(1)N－甲基二乙醇胺与硼酸的酯化反应；(2)N－甲基二乙醇胺硼酸酯的季铵化反应。该方法原料价廉易得，反应条件温和，反应完全。

Description

一种新型含硼阳离子表面活性剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种新型含硼阳离子表面活性剂及其制备方法，该表面活性剂可用于洗涤、杀菌、抗静电、乳化等领域。

背景技术

含硼表面活性剂是一种具有特殊性质的新型表面活性剂。由于硼无毒、无公害，且具有杀菌、防腐、抗磨及阻燃性能，因此含硼表面活性剂在很多领域具有其它表面活性剂不可替代的作用，可用于特殊领域乳化剂、杀菌剂、阻燃剂、抗静电剂、防雾滴剂等，具有广阔的应用前景。目前国内对含硼表面活性剂的研究工作主要限于非离子及阴离子型表面活性剂[李斌栋，含硼表面活性剂的合成、性质及应用，南京理工大学博士学位论文，2005；魏少华等，新型含硼两性表面活性剂REAB的研制，南京师大学报(自然科学版)，2001，24(3)：61-64]。阳离子表面活性剂是一类特殊的表面活性剂，由于在溶液中带正电荷，因此阳离子表面活性剂与很多界面具有强烈的静电吸附作用，表现出杀菌、柔软、抗静电等特殊性能。含硼阳离子表面活性剂兼具含硼表面活性剂和阳离子表面活性剂的优势和特性，对该类表面活性剂合成及应用的研究有利于增加含硼表面活性剂种类和拓展含硼表面活性剂的应用范围，必将促进整个表面活性剂行业的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型含硼阳离子表面活性剂，以增加现有含硼表面活性剂的种类，满足不同应用领域对含硼表面活性剂的需求。

本发明的另一目的在于提供该含硼阳离子表面活性剂的制备方法；该方法操作简单，原料价廉易得，反应条件温和，易于控制，对设备无特殊要求。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案：

一种含硼阳离子表面活性剂，其结构式如下：

其中R为碳原子数为8～18的碳链。

一种含硼阳离子表面活性剂的制备方法，其特征在于该方法采用以下合成路线：

该表面活性剂的合成方法如下：

(1)N-甲基二乙醇胺与硼酸的酯化反应

以N-甲基二乙醇胺和硼酸为原料，以甲苯为溶剂兼作带水剂，在氮气保护下进行如下反应：

具体合成步骤如下：

按照1∶1反应摩尔比准确称取一定质量硼酸和甲基二乙醇胺，依次加入到带有油水分离器的三口烧瓶中，加入带水剂，在106℃～110℃加热回流一定时间，直至出水量达理论值后结束反应；减压蒸出带水剂，得到黄色透明黏稠液体；将黏稠液体溶于溶剂中，加热溶解，过滤除去杂质；蒸馏滤液，除去溶剂；再加入一定体积的四氢呋喃除去未反应的甲基二乙醇胺，然后减压蒸馏除去四氢呋喃，得到黄色透明黏稠液体；80℃真空干燥，即得到中间产物N-甲基二乙醇胺硼酸酯。

所述带水剂为苯、甲苯、二甲苯或它们的混合物。

所述溶剂为乙醇、异丙醇、丙酮或它们的混合物。

(2)N-甲基二乙醇胺硼酸酯的季铵化反

以第一步合成的N-甲基二乙醇胺硼酸酯和溴代烷烃为原料，以无水乙醇为溶剂，进行如下反应：

具体实验步骤如下：

按照反应摩尔比准确称取溴代烷烃和步骤1得到的中间产品，与一定体积无水乙醇分别加入到三口烧瓶中，在搅拌和加热条件下回流一定时间；反应结束后，趁热抽滤除去杂质；常压蒸馏出溶剂乙醇，再减压蒸馏出未反应的原料，即得目标产物。

按照该方法合成的表面活性剂不仅含有阳离子表面活性剂的强吸附特性，还具有含硼表面活性剂的杀菌、防腐和抗静电性能，可广泛应用于日化工业和其他生产实践中。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)本发明提供的新型表面活性剂兼具剂阳离子表面活性剂和含硼表面活性的优点，为表面活性剂系列增添了新品种，为在不同工作状况下选择应用创造了条件。

2)本方法提供的原料价廉易得，反应条件温和，操作方便，反应完全。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。

实施例1：称取12.4g硼酸(约0.2mol)和23.8g甲基二乙醇胺(约0.2mol)，加入到带有油水分离器的三口烧瓶中；加入苯带水剂，在108℃±2℃加热回流7h至出水量达理论值7.2mL；减压蒸出苯带水剂，得到黄色透明黏稠液体；将黏稠液体溶于100mL无水乙醇中，加热溶解，过滤除去杂质；蒸馏滤液，除去乙醇；再加入100mL四氢呋喃除去未反应的甲基二乙醇胺，然后减压蒸馏除去四氢呋喃，得到黄色透明黏稠液体；80℃真空干燥2h，即得到28.9g中间产物N-甲基二乙醇胺硼酸酯。

实施例2：称取38.6g溴代正辛烷(0.2mol)和29.0g实施例1得到的中间产品，与60mL无水乙醇分别加入到三口烧瓶中，在搅拌和加热条件下回流约7h；反应结束后，趁热抽滤除去杂质；常压蒸馏出溶剂乙醇，再减压蒸馏出未反应的原料，即得目标产物。

实施例3：称取12.4g硼酸和23.8g甲基二乙醇胺，加入到带有油水分离器的三口烧瓶中；加入苯带水剂，在108℃±2℃加热回流7h至出水量7.4mL；减压蒸出苯带水剂，得到黄色透明黏稠液体；将黏稠液体溶于100mL乙醇中，加热溶解，过滤除去杂质；蒸馏滤液，除去乙醇；再加入100mL四氢呋喃除去未反应的甲基二乙醇胺，然后减压蒸馏除去四氢呋喃，得到黄色透明黏稠液体；80℃真空干燥2h，即得到28.7g中间产物N-甲基二乙醇胺硼酸酯。称取38.6g溴代正辛烷(0.2mol)和29.0g步骤1得到的中间产品，与60mL无水乙醇分别加入到三口烧瓶中，在搅拌和加热条件下回流约7h；反应结束后，趁热抽滤除去杂质；常压蒸馏出溶剂乙醇，再减压蒸馏出未反应的原料，即得目标产物。

实施例4：本实施例与实施例3的不同在于采用甲苯作为带水剂和异丙醇为溶剂，季铵化反应采用的溴代烷烃为溴代十二烷。具体步骤如下：

称取12.4g硼酸和23.8g甲基二乙醇胺，加入到带有油水分离器的三口烧瓶中；加入甲苯带水剂，在108℃±2℃加热回流7h至出水量7.4mL；减压蒸出甲苯带水剂，得到黄色透明黏稠液体；将黏稠液体溶于100mL异丙醇中，加热溶解，过滤除去杂质；蒸馏滤液，除去异丙醇；再加入100mL四氢呋喃除去未反应的甲基二乙醇胺，然后减压蒸馏除去四氢呋喃，得到黄色透明黏稠液体；80℃真空干燥2h，即得到28.7g中间产物N-甲基二乙醇胺硼酸酯。称取49.8g溴代十二烷(0.2mol)和29.0g步骤1得到的中间产品，与60mL无水乙醇分别加入到三口烧瓶中，在搅拌和加热条件下回流约7h；反应结束后，趁热抽滤除去杂质；常压蒸馏出溶剂乙醇，再减压蒸馏出未反应的原料，即得目标产物。

Claims (6)

1.一种含硼阳离子表面活性剂，其结构式如下：

2.如权利要求1所述，R为C原子数为8-18的烷基。

3.如权利要求1所述的表面活性剂的制备方法，其特征在于，该方法的合成路线为：

4.如权利要求1、3所述的表面活性剂的制备方法，其特征在于，该方法的合成过程为：

(1)N-甲基二乙醇胺与硼酸的酯化反应

按照1∶1反应摩尔比准确称取一定质量硼酸和甲基二乙醇胺，依次加入到带有油水分离器的三口烧瓶中，加入带水剂，在106℃～110℃加热回流一定时间，直至出水量达理论值后结束反应；减压蒸出带水剂，得到黄色透明黏稠液体；将黏稠液体溶于溶剂中，加热溶解，过滤除去杂质；蒸馏滤液，除去溶剂；再加入一定体积的四氢呋喃除去未反应的甲基二乙醇胺，然后减压蒸馏除去四氢呋喃，得到黄色透明黏稠液体；80℃真空干燥，即得到中间产物N-甲基二乙醇胺硼酸酯。

(2)N-甲基二乙醇胺硼酸酯的季铵化反应

按照反应摩尔比准确称取溴代烷烃和步骤1得到的中间产品，与一定体积无水乙醇分别加入到三口烧瓶中，在搅拌和加热条件下回流一定时间；反应结束后，趁热抽滤除去杂质；常压蒸馏出溶剂乙醇，再减压蒸馏出未反应的原料，即得目标产物。

5.如权利要求4所述带水剂为苯、甲苯、二甲苯或它们的混合物。

6.如权利要求4所述溶剂为乙醇、异丙醇、丙酮或它们的混合物。