CN102671576A

CN102671576A - 一种季铵盐型阳离子表面活性剂及其合成方法

Info

Publication number: CN102671576A
Application number: CN2012101397461A
Authority: CN
Inventors: 杨智中; 朱魁; 金钢; 袁俊秀; 黄冬; 王康; 逯贵广; 徐冬梅
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Research Institute of Nanjing Chemical Industry Group Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Research Institute of Sinopec Nanjing Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2012-05-08
Filing date: 2012-05-08
Publication date: 2012-09-19

Abstract

本发明属于精细化学品领域，提供了一种季铵盐型阳离子表面活性剂，其结构为：

Description

一种季铵盐型阳离子表面活性剂及其合成方法

技术领域

本发明属于精细化学品领域,涉及一种阳离子双子表面活性剂，具体地说是一种含有酯基的季铵盐类双子表面活性剂及其合成方法。

背景技术

表面活性剂是一类广泛用于化妆品、农药、医药、清洗、造纸、金属加工和油气开采等行业的精细化学品。

季铵盐型双子表面活性剂是一类具有高效降低界面张力的表面活性剂。这类表面活性剂的结构特点是：分子结构中同时含有两个亲水基和两个亲油基。

而含有酯基的季铵盐双子表面活性剂不光有高效的表面活性，还具有良好的柔软平滑性、抗静电性，杀菌性能；作为柔软剂可单独使用，也可与硅油、软片、硬脂酸、高碳醇及其他非离子表面活性剂配合使用，绿色环保；其用量少，效果好，配制方便，综合成本低，具有极高的性价比。

目前公开的双子表面活性剂大多都没有酯基的介入，如中国专利公开号CN200310110717，公开了可作为驱油剂的阳离子双子表面活性剂，该表面活性剂疏水基团为长链的烷基；如中国专利公开号CN200510112349.5，公开了一类阳离子型含氟Gemini表面活性剂，该表面活性剂的连接基团含有苯环；CN200510022477.0，公开了一类有较好的表面活性，良好稳泡的阴离子双子表面活性剂，该表面活性剂是双酚A作为起始原料，最终产品中含有两个苯环；CN200510126037.X，公开了一类双子表面活性剂，该表面活性剂以壬基酚作为原料，最终产品中含有长链的烷基和苯基，但是现有的这些双子表面活性剂都存在不易降解或含有一定的毒性的缺点，因此为了让表面活性剂有更广泛领域的应用，在表面活性剂的结构上引入酯基是一种非常有潜力的研究方向。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种结构中含有酯基的季铵盐型阳离子双子表面活性剂。

本发明的另一个目的在于公开了此类表面活性剂的合成方法。

本发明所述的含有酯基的季铵盐型阳离子双子表面活性剂，其结构如下式：

Figure 2012101397461100002DEST_PATH_IMAGE001

所述R为乙撑基、丙撑基或丁撑基等。

本发明所述的阳离子表面活性剂，是一种粉末状固体。当二溴代烷为1,2-二溴乙烷，n=11时，其化学名称可以为乙撑基双（二甲基正十二酸乙酯基）溴化铵；当n=13时，其化学名称可以为乙撑基双（二甲基正十四酸乙酯基）溴化铵；当n=15时，其化学名称可以为乙撑基双（二甲基正十六酸乙酯基）溴化铵。

本发明的季铵盐型阳离子双子表面活性剂的合成方法，包括如下步骤：

1)首先将脂肪酸与N,N-二甲基乙醇胺加热融合，然后加入催化剂反应得中间产物胺酯；

2)将胺脂与二溴代烷混合，加入溶剂后进行季胺化反应，之后蒸去溶剂，最后重结晶。

其中，所述脂肪酸可以是正十二酸、正十四酸或正十六酸。脂肪酸与N,N-二甲基乙醇胺的摩尔比是1:1.1~1.4，优选的是1:1.3。

在酯化反应过程中，可以通过分水器中水的含量来监测酯化反应的进程，当分出的水量达到理论水量的95%时停止反应，反应时间8~10小时。将酯化反应得到的产品溶于氯仿中，经热水洗、减压整除溶剂、干燥，得到中间产物胺酯。所述中间产物胺酯进一步与二溴化物进行季铵盐化反应。

所述中间产物胺酯与二溴代烷的摩尔比为2.1~2.5:1，优选的是2.3:1。

所述季铵盐化反应在溶剂回流中进行，反应时间为12~18h。所述的溶剂为乙醇、乙酸乙酯或异丙醇。通常情况下，反应可在常温下进行，但在回流条件下进行可缩短反应时间。

本发明的合成方法。其原理如下：

1)中间产物胺酯的合成：

Figure 2012101397461100002DEST_PATH_IMAGE002

2)含有酯基的季铵盐型阳离子双子表面活性剂的合成：

Figure 2012101397461100002DEST_PATH_IMAGE003

本发明的优点在于，本发明的季铵盐型阳离子表面活性剂其结构中亲油基团含有酯基，使其具备良好的降解性，对环境友好；另外分子结构中同时含有两个亲水基和两个亲油基，具有更强降低界面张力的能力，使用时用量少，效果好，配制方便，综合成本更低；最后本发明方法原料价廉易得，反应条件温和，溶剂可回收利用，无三废产生，且收率高，纯度可达90%。

具体实施方式

以下实施例是对本发明的进一步说明，不对本发明内容进行限制。

实例1

乙撑基双（二甲基正十二酸乙酯基）溴化铵的制备

A)将正十二酸200.0g（1mol）和N,N-二甲基乙醇胺116.0g（1.3mol）投入带分水装置的圆底烧瓶中，再加入反应总质量0.3%的对甲苯磺酸作为催化剂，在150℃温度下熔融，进行酯化反应；当分出的水质量超过17.0克时可停止反应，再进行水洗干燥得到二甲基正十二酸乙酯基叔胺250.0g。用气相色谱归一化检测产品含量为95.0%，收率90.4%。

B)在装有冷凝管的反应瓶中，分别加入中间产物胺酯315.5g（1.15mol），1,2-二溴乙烷93.94（0.5mol）和异丙醇900ml，加热回流搅拌，通过薄层色谱分析确定反应终点，反应时间为16h；反应完成后减压整除溶剂，得黄色粘稠状膏体，用乙腈与丙酮混合溶剂重结晶，得到328.0g。用溴酚蓝两相滴定法测得产品含量为96%，收率为90.0%。

实例2

乙撑基双（二甲基正十四酸乙酯基）溴化铵的制备

A)将正十四酸228.38g（1mol）和N,N-二甲基乙醇胺116.0g（1.3mol）投入带分水装置的圆底烧瓶中，再加入反应总质量0.3%的对甲苯磺酸作为催化剂，在150℃温度下熔融，进行酯化反应；当分出的水质量超过17.0克时可停止反应，再进行水洗干燥得到二甲基正十四酸乙酯基叔胺270.8g。用气相色谱归一化检测产品含量为94.0%，收率91.0%。

B)在装有冷凝管的反应瓶中，分别加入中间产物胺酯344.6g（1.15mol），1,2-二溴乙烷93.94（0.5mol）和异丙醇900ml，加热回流搅拌，通过薄层色谱分析确定反应终点，反应时间为16h；反应完成后减压整除溶剂，得黄色粘稠状膏体，用乙腈与丙酮混合溶剂重结晶，得到370.3g。用溴酚蓝两相滴定法测得产品含量为92.0%，收率为90.0%。

Claims

1.一种季铵盐型阳离子表面活性剂，其特征是其结构为：

Figure 2012101397461100001DEST_PATH_IMAGE002

。

2.根据权利要求1所述的表面活性剂，其特征是R为乙撑基、丙撑基或丁撑基。

3.一种季铵盐型阳离子表面活性剂的合成方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将脂肪酸与N,N-二甲基乙醇胺加热融合，加入催化剂反应得中间产物胺酯；

2)然后将胺脂与二溴代烷混合，加入溶剂后进行季胺化反应，最后蒸去溶剂重结晶。

4.根据权利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述脂肪酸为正十二酸，正十四酸或正十六酸。

5.根据权利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述二溴代烷为1,2-二溴乙烷、1,3-二溴丙烷或1,4-二溴丁烷。

6.根据权利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述脂肪酸与N,N-二甲基乙醇胺的摩尔比为1:1.3。

7.根据权利要求3所述的合成方法，其特征在于，中间产物胺酯与二溴代烷的摩尔比为2.3:1。

8.根据权利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述季胺化反应在溶剂加热回流中进行。

9.根据权利要求8所述的合成方法，其特征在于，所述溶剂是乙醇、乙酸乙酯或异丙醇。