CN103030737B

CN103030737B - 一种自然温和的功能性表面活性剂及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN103030737B
Application number: CN201110303110.1A
Authority: CN
Inventors: 段梅莉; 鲍杰; 李卉; 罗晓燕; 吕霞; 梁允潇
Original assignee: East China University of Science and Technology
Current assignee: East China University of Science and Technology
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2031-09-30
Also published as: CN103030737A

Abstract

本发明涉及一种自然温和型的功能性表面活性剂与制备方法及其应用，由磷酸烯醇式丙酮酸钾盐PEPK和丙烯酰胺AM的共聚物组成；制备方法为：以PEPK和AM作为单体，其中，PEPK和AM的重量比为1∶0.5～1∶50，在10～50℃温和的反应温度下，以过硫酸盐/亚硫酸盐氧化还原自由基引发的水溶液进行聚合反应；聚合反应后，用无水乙醇处理反应液，然后在80℃以下干燥，得到白色固状的共聚物，即为自然温和型的功能性表面活性剂；在液晶屏幕清洗剂，除锈、除垢剂，配伍洗衣、洗发，以及水质处理剂和化肥中的多种应用。本发明的优点：PEPK-AM共聚物易溶于水，其水溶液不刺激肌肤和眼睛，非常自然温和；具有超强清洗效果以及植物极易吸收的特点。

Description

一种自然温和的功能性表面活性剂及其制备方法与应用

【技术领域】

本发明涉及表面活性剂技术领域，具体地说，是一种自然温和的功能性表面活性剂及其制备方法与应用。

【背景技术】

现有的表面活性剂或洗衣液，一般对织物污渍的去除效果较好，但普遍存在泡沫丰富的不足。如国内品牌蓝月亮洗衣液，以及品牌产品奥妙洗衣粉，在使用过程中稍微过量投入时，就会出现在漂洗过程中泡沫难以脱除的情况，最终漂洗的水溶液不够清澈，造成织物洗后清新感不够。

现有的表面活性剂或洗发露，一般对头发的洗涤效果较好，但普遍存在漂洗功能弱的缺点。如品牌潘婷洗发露，在洗过头发后用水漂洗时，即使洗3次漂洗的水溶液也不见清澈透明，而且洗过的发丝较硬，需要再用护发素护理才能达到蓬松柔软的效果。

总之，现有的表面活性剂在漂洗过程中存在泡沫较多、被洗物洗后不够清爽的不足。

还有需要说明的是，一些不锈钢以及铜制品表面形成的铁锈或水垢等斑迹的清洗，通常要用洗衣粉或去污粉涂抹后用力摩擦才能去除，这样的作业耗时费力，而且容易损伤制品表面。目前市场上还没有专门清除铁锈和铜锈的化学品。

特别要说明的是，花卉以及农作物的施肥，通常的做法是把固形的化肥洒在土壤或水基中进行。这样植物就不可能很好的吸收肥料，容易造成肥料部分流失，同时带来可能的环境污染。易于植物吸收的，含氮、磷、钾等植物生长所必需的水溶性的肥料，是目前市场亟待开发的农用化工产品。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自然温和的功能性表面活性剂及其制备方法与应用。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种自然温和的功能性表面活性剂，由生物试剂磷酸烯醇式丙酮酸钾盐PEPK和丙烯酰胺AM的共聚物组成；

PEPK-AM共聚物的化学结构式，其中m，n均为不小于2的整数，m/n比值为1∶0.5～1∶50；

一种自然温和的功能性表面活性剂的制备方法，以磷酸烯醇式丙酮酸钾盐PEPK和丙烯酰胺AM作为单体，其中，PEPK和AM的重量比为1∶0.5～1∶50，在10～50℃温和的反应温度下，以过硫酸盐/亚硫酸盐氧化还原自由基引发的水溶液进行聚合反应；聚合反应后，用无水乙醇处理反应液，然后在80℃以下干燥，得到白色固状的共聚物，即为自然温和的功能性表面活性剂；

在化学反应方程式中，其中m，n均为不小于2的整数，m/n比值为

1∶0.5～1∶50；

PEPK-AM共聚物易溶于水，其水溶液的pH值为6左右，与水配成不刺激肌肤、眼睛的温和洗液，是一种具有良好清洗、漂洗能力的功能性表面活性剂，对不锈钢以及铜制品表面形成的铁锈或水垢等斑迹有良好的清除效果；该功能性表面活性剂可以单独使用，也可配伍使用。PEPK-AM共聚物水溶液的使用浓度不超过0.01g/L，其1％水溶液表面张力的测定数值主要集中在43～71mN/m的范围(注：纯水的表面张力为71mN/m，测定温度为26℃)。

PEPK-AM共聚物的熔点范围主要集中在210～280℃之间，是一系列耐热性能优良的高分子聚合物。

PEPK-AM共聚物(PEPK和AM的重量比为1∶1)的FT-IR红外谱图见图1，采用KBr压片法测定。在3400、2900、1700以及1600cm-1处均出现了明显的羟基、碳氢键、羰基以及羧基的特征吸收峰，表现出交联度高的高分子化合物结构特征。在900～1200cm-1处的出峰为有机磷的特征频率吸收峰。

PEPK-AM共聚物(PEPK和AM的重量比为1∶1)的¹³C-NMR谱图见图2，采用D₂O作为测定样品的溶剂。在179、57以及17ppm处的三个吸收峰，分别对应着羰基的碳原子，羰基α-位以及β-位的碳原子，

表现出共聚物高分子化学结构的特征。

采用凝胶色谱法进行PEPK-AM共聚物分子量的测定。PEPK-AM共聚物的数均分子量主要集中在20,000～300,000之间，重均分子量主要集中在20,000～500,000之间。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

本发明磷酸烯醇式丙酮酸钾盐PEPK和丙烯酰胺AM的共聚物，是一种新型有机聚合物。PEPK-AM共聚物的水溶液不刺激肌肤和眼睛，使之成为一种自然温和型的功能性表面活性剂。单独使用，可用于电视等液晶屏幕的清洗；不锈钢以及铜制品表面形成的铁锈或水垢等斑迹的清除。与其它洗剂配伍使用，可作为洗衣、洗发等日常生活所需。因此预计该类表面活性剂可用于勘探钻井作业、发酵生产等更加广泛的领域中。本发明功能性表面活性剂的应用范围是同我们的生活密切相关的领域，因此必然会产生良好的社会效益并拉动经济链条的发展，产生巨大的经济效益。

本发明磷酸烯醇式丙酮酸钾盐PEPK和丙烯酰胺AM的共聚物，是一系列新型有机聚合物的功能性表面活性剂。从结构上来看，碳-碳相连的共价键构成了聚合物的主链条，属亲油性基团，而侧链上的磷酸根、羧基以及酰胺基团构成了丰富多样的亲水性基团。比较常规的表面活性剂，它具有功能特殊，适用范围广，与生态环境更相容的特点，这就决定了该类化合物既具有超强的衣物清洗效果，又具有培养花卉生长的多种功能的基础。

由于PEPK-AM共聚物是一系列亲水性基团特别丰富的表面活性剂，可能用于机体中钙离子的络合剂等医药产品以及含有重金属离子污水处理的絮凝剂等工业领域。因为PEPK-AM系列共聚物富含植物生长必不可缺的氮、磷、钾三种基本元素，而且水溶性好，无臭无味无刺激，其水溶液可直接喷洒在作物的茎、叶和花上，有利于植物吸收，生物相容性高，可能用于土壤改良剂、肥料等农业领域。由于PEPK-AM系列共聚物的熔点在210℃以上，耐热性好，无气泡，推断出该类功能性表面活性剂还可用于勘探钻井作业、发酵生产等更加广泛的领域中。

【附图说明】

图1本发明产品的红外FT-IR谱图；

图2本发明产品的¹³C-NMR谱图。

【具体实施方式】

以下提供本发明一种自然温和的功能性表面活性剂及其制备方法与应用的具体实施方式。

实施例1

请参见附图1-2，PEPK-AM共聚物表面活性剂PM的制备：称取9g丙烯酰胺倒入装有100mL超纯水的碘量瓶中，搅拌均匀。将0.2g过硫酸钠、0.1g亚硫酸钠、9gPEPK分别依次加入碘量瓶中，搅拌均匀。通氮气保护反应体系并密封瓶盖。在37℃下恒温搅拌约24小时后得到无色粘稠聚合液。向聚合液中加入约100mL无水乙醇后析出白色粘结物，过滤并剪切干燥后得到多孔白色至淡黄色的块状固形物PEPK-AM共聚物，净重16.75g(收率为93％)。取少量(10mg)共聚物加入(1L)去离子水搅拌，直至凝胶状聚合物全部溶解为无色无味的澄清液，即为pH值为6的表面活性剂PM。PM液在振摇下无大量泡沫生成，对皮肤、甚至眼睛都没有刺激作用，是一种自然温和型的功能性表面活性剂。

实施例2

PM作为液晶屏幕清洗剂：将PM液直接喷涂在液晶屏幕表面，液滴容易附着在屏幕上，用纸巾轻轻擦干即可除掉粉尘等污渍，清洗过的屏幕表面无泡沫等痕迹残留。对屏幕表面大块油渍的清洗，需要先用洗洁精涂抹后，再用以上方法去除。比较3M的同类产品，其清洗力相当，但喷洒的液滴易流淌，不易附着在屏幕上，不如PM液的操作方便。

实施例3

PM作为除锈、除垢剂：将PM液喷洒在海绵百洁布的粗糙面后，在不锈钢以及铜制品表面擦拭即可。制品表面的铁锈或水垢等斑迹可以轻易的被除掉，比用去污粉的擦洗作业要轻松许多；而且擦过的表面看起来光亮如新，无需再清洗。

实施例4

PM配伍洗衣：将蓝月亮洗衣液或奥妙洗衣粉倒入洗衣机后，再喷洒少量PM液(约1～5毫升)进行洗衣操作。洗后的衣物非常清爽，无异味。而且即使洗衣液的量放多了，漂洗时也未见洗衣机内部有大量泡沫残留。特别是羊毛衫、羊绒衫以及羽绒服的机洗，洗后的衣物完全没有异味，而且手感自然清爽。单独使用目前市售的浓缩洗衣液，稍微过量使用，在漂洗时就容易造成泡沫从机内溢出，洗后的衣物手感滑腻，尤其是毛衣、羽绒服会有很大的异味残留。

实施例5

PM配伍洗头发：将潘婷或舒蕾洗发露涂抹在湿润的头发上，再喷洒少量PM液进行洗发。在揉洗过程中，泡沫会变得更细腻，头发粘连得更好一些，造型容易保持而不发滑。漂洗头发时，冲两次漂洗水就很清澈。洗好后头皮非常清爽。单独使用洗发露，冲洗头发至少要三四次水，漂洗水很难见清，湿发有滑腻感。

实施例6

PM液作为水质处理剂快速吸收次氯酸等渔用水：在刚流出的自来水中添加少量PM液，搅动至水溶液清澈透明后，将鱼放养水中即可，未见鱼死发生。通常，未加入PM液的自来水需要放置至少三天，才可以放养鱼。

实施例7

共聚物对金属离子的吸附作用：将摩尔浓度分别为0.46M的FeCl₃和0.33M的CuSO₄混合，并向暗绿色的混合液10mL中投放0.1g的粒状共聚物，摇动并静置一个月后，溶液的颜色逐渐褪变为浅蓝色。表明PEPK-AM共聚物对金属离子有一定的吸附作用。

实施例8

PM作为聚合物肥料培养花卉：比较不添加PM液水培的花卉风信子，添加了PM液的水培风信子(每株每周添加一次，每次5mL左右)，培养12周即有花蕾开放，根部的水溶液无须更换，根茎的代谢物自行转变成褐色的絮状固形物沉降到瓶底，未见烂根。添加PM液的风信子开花期要比未加的早，而且花期长。此外，对于花卉蝴蝶兰的施肥，可以将PM液直接对着花蕾、球茎处喷洒，一两天就可以促使蝴蝶兰的花蕾开放。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种自然温和的功能性表面活性剂，其特征在于，由生物试剂磷酸烯醇式丙酮酸钾盐PEPK和丙烯酰胺AM的共聚物组成；

所述的自然温和的功能性表面活性剂的制备方法，具体步骤为，以磷酸烯醇式丙酮酸钾盐PEPK和丙烯酰胺AM作为单体，其中，PEPK和AM的重量比为1∶0.5～1∶50，在10～50℃温和的反应温度下，以过硫酸盐/亚硫酸盐氧化还原自由基引发的水溶液进行聚合反应；聚合反应后，用无水乙醇处理反应液，然后在80℃以下干燥，得到白色固状的共聚物，即为自然温和的功能性表面活性剂；

其中m，n均为不小于2的整数，m/n比值为1∶0.5～1∶50。

2.如权利要求1所述的一种自然温和型的功能性表面活性剂在液晶屏幕清洗剂中的应用。

3.如权利要求1所述的一种自然温和型的功能性表面活性剂在除锈、除垢剂中的应用。

4.如权利要求1所述的一种自然温和型的功能性表面活性剂在配伍洗衣以及洗头发中的应用。

5.如权利要求1所述的一种自然温和型的功能性表面活性剂在对金属离子的吸附中的应用。

6.如权利要求1所述的一种自然温和型的功能性表面活性剂在水质处理剂中的应用。

7.如权利要求1所述的一种自然温和型的功能性表面活性剂在聚合物肥料中的应用。