CN102382292A - 一种脂肪胺聚氧乙烯醚双季铵盐表面活性剂的制备方法 - Google Patents

一种脂肪胺聚氧乙烯醚双季铵盐表面活性剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种脂肪胺聚氧乙烯醚双季铵盐表面活性剂的制备方法，包括如下步骤：首先采用脂肪胺与环氧乙烷分两个阶段进行缩合反应，制得脂肪胺聚氧乙烯醚；接着将制得的脂肪胺聚氧乙烯醚与联苯二氯苄在一定反应条件下进行季铵化反应，反应制得脂肪胺聚氧乙烯醚双季铵盐表面活性剂即二氯化双脂肪烷基聚氧乙烯醚联苯苄基铵。本发明技术采用低毒的固体联苯二氯苄作为季铵化试剂，运输和储存更加方便，生产设备简单，不需要增加季铵化试剂储槽和滴加装置，采用一次性投料方式，节省了设备投入，缩短了投料时间，而且对环境友好，减少对生产作业人员的损伤。

Description

一种脂肪胺聚氧乙烯醚双季铵盐表面活性剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种脂肪胺聚氧乙烯醚双季铵盐表面活性剂的制备方法，具体说是一种以脂肪胺、环氧乙烷和联苯二氯苄为原料合成得到脂肪胺聚氧乙烯醚双季铵盐表面活性剂的方法，属有机化学中阳离子表面活性剂的合成技术领域。
背景技术
脂肪胺聚氧乙烯醚的季铵盐是一种混合型的表面活性剂(阳离子一非离子混合型)，用作抗静电剂、匀染剂、防蚀剂、沥青乳状液的乳化剂以及黏土在润滑脂中的分散剂，它具有较高的表面活性和优良的使用性能，极具商业开发价值。但是，目前国内外对此尚未引起足够重视。关于脂肪胺聚氧乙烯醚的季铵盐的合成和应用极少见报道，即使有这方面的合成报道，所用的季铵化试剂都是高毒性、易挥发气体或液体 (氯甲烷、溴甲烷、氯化苄、溴化苄等)，给运输和储存带来极大的不便，增加了运输成本，需要增加专门的储存和滴加设备，而且对环境污染大，对生产作业人员的身体伤害也很大。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种脂肪胺聚氧乙烯醚双季铵盐表面活性剂的制备方法，具体说是一种以脂肪胺、环氧乙烷和联苯二氯苄为原料合成得到脂肪胺聚氧乙烯醚双季铵盐表面活性剂的方法。本发明技术采用低毒的固体联苯二氯苄作为季铵化试剂，运输和储存更加方便，生产设备简单，不需要增加季铵化试剂储槽和滴加装置，采用一次性投料方式，节省了设备投入，缩短了投料时间，而且对环境友好，减少对生产作业人员的损伤。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种脂肪胺聚氧乙烯醚双季铵盐表面活性剂的制备方法，包括如下步骤：首先采用脂肪胺与环氧乙烷分两个阶段进行缩合反应，第一阶段为2mol环氧乙烷在一定温度、无催化剂的条件下直接加成到胺的两个活泼氢原子上；第二阶段，在一定温度、碱性催化剂的作用下，加上剩余的环氧乙烷，制得脂肪胺聚氧乙烯醚；接着将制得的脂肪胺聚氧乙烯醚与联苯二氯苄在一定反应条件下进行季铵化反应，反应制得脂肪胺聚氧乙烯醚双季铵盐表面活性剂即二氯化双脂肪烷基聚氧乙烯醚联苯苄基铵；反应方程式为：
缩合反应
Figure 2011102461051100002DEST_PATH_IMAGE001
；
；
季铵化反应
Figure 2011102461051100002DEST_PATH_IMAGE003
    反应方程式中R为C12～C18的饱和直链或支链的烷基，通式为CaH2a+1，其中a=12～18。反应式中n+m=13～48。
所述的缩合反应中脂肪胺和环氧乙烷总的摩尔比为：脂肪胺：环氧乙烷=1：15～50；
所述的第一阶段反应条件为：温度95～100℃、在无催化剂的条件下直接加成，反应时间为3小时。
所述的第二阶段反应条件为：温度110～160℃，碱性催化剂的作用下，加成剩余的环氧乙烷，反应时间3～6小时。
所述碱性催化剂为KOH、NaOH和甲醇钠的任意一种或一种以上混合物，所述碱性催化剂的加入质量为脂肪胺与环氧乙烷质量和的0.03～2.0%。
所述的脂肪胺聚氧乙烯醚与联苯二氯苄的摩尔比为1:0.2～0.6。
所述的脂肪胺聚氧乙烯醚与联苯二氯苄的季铵化反应的反应条件为：在100～130℃的条件下，反应1～3小时，然后降温至60～90℃，加入一定量的去离子水，继续保温反应3～10小时，制得二氯化双脂肪烷基聚氧乙烯醚联苯苄基铵。
所述去离子水的质量为脂肪胺聚氧乙烯醚与联苯二氯苄质量和的5～30%。
本发明的有益效果为：（1）本发明采用低毒的固体联苯二氯苄取代高毒性、易挥发性的氯甲烷、溴甲烷、氯化苄、溴化苄等作为季铵化试剂，减少了对环境的污染，减少了对生产作业人员的身体伤害，使生产更加安全化。且使得固体原料联苯二氯苄的运输和储存更加方便，生产设备简单，不需要增加储存和滴加装置，采用一次性投料方式，节省了设备投入，缩短了投料时间。（2）本发明采用低毒的固体联苯二氯苄作为季铵化试剂，合成了脂肪胺聚氧乙烯醚双季铵盐，作为一种双季铵盐，可以用作酸性染料的匀染剂，比起脂肪胺聚氧乙烯醚作为酸性染料的匀染剂极大地降低酸的使用量，减少了对纤维的损伤。 具体实施方式
实施例1  二氯化双十六烷基聚氧乙烯醚联苯苄基铵的制备
在压力反应釜中加入1.0mol（241g）十六烷基伯胺，将环氧乙烷计量罐与压力釜连接。用氮气置换釜内空气3次，待釜温上升至95～100℃，通入2mol(88g)环氧乙烷，2.5小时通完，继续反应0.5小时。然后加入0.47gKOH，待釜温上升至155～160℃, 通入28mol(1232g)环氧乙烷，4.0小时通完，继续反应0.5小时。反应完毕后，冷却，卸压。将所得产品移至2000mL四口烧瓶中，加入150.6g联苯二氯苄，在100～102℃温度下反应3.0小时，降温至90～92℃，加入85.6g去离子水，保温反应10小时，冷却，得淡黄色至黄色粘稠液体。
实施例2  二氯化双十二烷基聚氧乙烯醚联苯苄基铵的制备
在压力反应釜中加入0.5mol（92.5g）十二烷基伯胺，将环氧乙烷计量罐与压力釜连接。用氮气置换釜内空气3次，待釜温上升至95～100℃，通入1mol(44g)环氧乙烷，2.5小时通完，继续反应0.5小时。然后加入23.85g甲醇钠，待釜温上升至110～115℃,通入24mol(1056g)环氧乙烷，5.5小时通完，继续反应0.5小时。反应完毕后，冷却，卸压。将所得产品移至2000mL四口烧瓶中，加入25.1g联苯二氯苄，在120～122℃温度下反应1.0小时，降温至60～62℃，加入243.5g去离子水，保温反应3小时，冷却，得淡黄色至黄色粘稠液体。
实施例3  二氯化双十八烷基聚氧乙烯醚联苯苄基铵的制备
在压力反应釜中加入1.25mol（336.3g）十八烷基伯胺，将环氧乙烷计量罐与压力釜连接。用氮气置换釜内空气3次，待釜温上升至95～100℃，通入2.5mol(110g)环氧乙烷，2.5小时通完，继续反应0.5小时。然后加入12.71gNaOH，待釜温上升至135～140℃, 通入16.25mol(715g)环氧乙烷，2.5小时通完，继续反应0.5小时。反应完毕后，冷却，卸压。将所得产品移至2000mL四口烧瓶中，加入125.5g联苯二氯苄，在128～130℃温度下反应2.0小时，降温至80～82℃，加入386.0g去离子水，保温反应7小时，冷却，得淡黄色至黄色粘稠液体。
实施例4  二氯化双十四烷基聚氧乙烯醚联苯苄基铵的制备
在压力反应釜中加入0.75mol（159.8g）十四烷基伯胺，将环氧乙烷计量罐与压力釜连接。用氮气置换釜内空气3次，待釜温上升至95～100℃，通入1.5mol(66g)环氧乙烷，2.5小时通完，继续反应0.5小时。然后加入22.20g甲醇钠，待釜温上升至120～125℃, 通入28.5mol(1254g)环氧乙烷，4.5小时通完，继续反应0.5小时。反应完毕后，冷却，卸压。将所得产品移至2000mL四口烧瓶中，加入56.5g联苯二氯苄，在110～112℃温度下反应2.0小时，降温至70～72℃，加入153.6g去离子水，保温反应5小时，冷却，得淡黄色至黄色粘稠液体。
实施例5  二氯化双十八烷基聚氧乙烯醚联苯苄基铵的制备
在压力反应釜中加入1.0mol（269g）十八烷基伯胺，将环氧乙烷计量罐与压力釜连接。用氮气置换釜内空气3次，待釜温上升至95～100℃，通入2mol(88g)环氧乙烷，2.5小时通完，继续反应0.5小时。然后加入5.75gKOH，待釜温上升至145～150℃, 通入18mol(792g)环氧乙烷，3.0小时通完，继续反应0.5小时。反应完毕后，冷却，卸压。将所得产品移至2000mL四口烧瓶中，加入125.5g联苯二氯苄，在
120～122℃温度下反应1.0小时，降温至80～82℃，加入191.2g去离子水，保温反应8小时，冷却，得淡黄色至黄色粘稠液体。
上述各实施例所制备的脂肪胺聚氧乙烯醚双季铵盐表面活性剂，具体指标如表1所示。从表1可以看出反应的程度，胺值越低，脂肪胺聚氧乙烯醚的转化率高。  
Figure 506218DEST_PATH_IMAGE004

Claims (8)

1.一种脂肪胺聚氧乙烯醚双季铵盐表面活性剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：首先采用脂肪胺与环氧乙烷分两个阶段进行缩合反应，第一阶段为2mol环氧乙烷在一定温度、无催化剂的条件下直接加成到胺的两个活泼氢原子上；第二阶段，在一定温度、碱性催化剂的作用下，加上剩余的环氧乙烷，制得脂肪胺聚氧乙烯醚；接着将制得的脂肪胺聚氧乙烯醚与联苯二氯苄在一定反应条件下进行季铵化反应，反应制得脂肪胺聚氧乙烯醚双季铵盐表面活性剂即二氯化双脂肪烷基聚氧乙烯醚联苯苄基铵；反应方程式为：
缩合反应
Figure 398306DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 665339DEST_PATH_IMAGE004
；
季铵化反应
Figure 864239DEST_PATH_IMAGE006
    反应方程式中R为C12～C18的饱和直链或支链的烷基，通式为CaH2a+1，其中a=12～18。
2.反应式中n+m=13～48。
3.如权利要求1所述的一种脂肪胺聚氧乙烯醚双季铵盐表面活性剂的制备方法，其特征在于所述的缩合反应中脂肪胺和环氧乙烷总的摩尔比为：脂肪胺：环氧乙烷=1：15～50；
如权利要求1所述的一种脂肪胺聚氧乙烯醚双季铵盐表面活性剂的制备方法，其特征在于所述的第一阶段反应条件为：温度95～100℃、在无催化剂的条件下直接加成，反应时间为3小时。
4.如权利要求1所述的一种脂肪胺聚氧乙烯醚双季铵盐表面活性剂的制备方法，其特征在于所述的第二阶段反应条件为：温度110～160℃，碱性催化剂的作用下，加成剩余的环氧乙烷，反应时间3～6小时。
5.如权利要求4所述的一种脂肪胺聚氧乙烯醚双季铵盐表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述碱性催化剂为KOH、NaOH和甲醇钠的任意一种或一种以上混合物，所述碱性催化剂的加入质量为脂肪胺与环氧乙烷质量和的0.03～2.0%。
6.如权利要求1所述的一种脂肪胺聚氧乙烯醚双季铵盐表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述的脂肪胺聚氧乙烯醚与联苯二氯苄的摩尔比为1:0.2～0.6。
7.如权利要求1所述的一种脂肪胺聚氧乙烯醚双季铵盐表面活性剂的制备方法，其特征在于所述的脂肪胺聚氧乙烯醚与联苯二氯苄的季铵化反应的反应条件为：在100～130℃的条件下，反应1～3小时，然后降温至60～90℃，加入一定量的去离子水，继续保温反应3～10小时，制得二氯化双脂肪烷基聚氧乙烯醚联苯苄基铵。
8.如权利要求7所述的一种脂肪胺聚氧乙烯醚双季铵盐表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述去离子水的质量为脂肪胺聚氧乙烯醚与联苯二氯苄质量和的5～30%。
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