CN103881081A - 一种类含聚醚链的季铵盐及其应用 - Google Patents

一种类含聚醚链的季铵盐及其应用 Download PDF

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本发明公开了一种类含聚醚链的季铵盐，其化学结构式如下：式中：R1表示碳原子数8～18的直链烷基；x+y=4-20；R2为或

Description

一种类含聚醚链的季铵盐及其应用
技术领域
本发明属于功能材料技术领域，具体是涉及一种类含聚醚链的季铵盐及其应用。
背景技术
表面处理剂（surface treating agent）是为了提高粘接性能，用作处理塑料、填料、颜料和粘接载体等表面的物质。
表面处理剂具有多种功能，如清洁、杀菌、抗静电和润湿，通过使用这些不同的功能，其在很多纤维处理的领域中都得到利用。特别是在近几年，随着人们对织物品质的要求越来越高，开始追求天然纤维材料的制品，如蚕丝、皮革，也不断的追求功能化，舒适度，所以表面处理剂的使用向高性能的商品发展的趋势越来越明显。而吸湿、亲水性是纤维舒适度的重要指标。目前尚未发现可改性蛋白质纤维，使得蛋白质纤维具有优良的柔软性能、亲水性、吸湿保湿性的表面处理剂的相关报道。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一类含聚醚链的季铵盐，本发明还提供了该种季铵盐的作为阳离子表面活性剂的应用。
本发明目的是这样实现的：一种类含聚醚链的季铵盐，其化学结构
式如下：
Figure BDA0000472847280000021
式中：R1表示碳原子数8～18的直链烷基；x+y=4-20；
R2为
Figure BDA0000472847280000022
或
Figure BDA0000472847280000023
其制备方法为：以伯胺为原料，与液态环氧乙烷反应制得N,N-2-羟基乙基胺；将N,N-2-羟基乙基胺与液态环氧乙烷在碱性条件下反应得到带聚醚链的叔胺，然后在盐酸存在下与环氧氯丙烷或三聚氯氰反应得到季铵盐。
作为优选：所述x+y=9。
作为优选：所述R1为十二烷基。
作为优选：所述R2为环氧丙基。
在上述技术方案中：其制备方法具体为：（1）、将伯胺加入反应容器中，开启搅拌，同时加热至90-100℃，抽真空，然后通入氮气至体系内部压力为0.01MPa-0.05MPa，向反应器中缓慢加入液态环氧乙烷，反应得到N,N-2-羟基乙基胺，其中所述液态环氧乙烷与伯胺的mol比为2.1-2.3:1；
（2）、将步骤（1）的反应器抽真空，随后加入氢氧化钠，搅拌，升温至100-120℃，通入氮气置换反应器内的空气，再向反应液中加入液态环氧乙烷，反应得到带聚醚链的叔胺；
（3）、向步骤（2）得到的反应液中加入盐酸酸化，然后再加入环氧氯丙烷或三聚氯氰反应得到产品。
本发明的另一目的在于提供如权利要求1所述一种类含聚醚链的季铵盐作为阳离子表面活性剂在纺织材料表面处理中的应用。
最好是：所述纺织材料为蛋白质纤维。
优选为：所述蛋白质纤维为蚕丝。
有益效果：（1）、本发明提供的一种类含聚醚链的季铵盐作为阳离子表面活性剂，兼有脂肪胺、聚醚和环氧基或三聚氯氰基的优点，脂肪胺长链赋予纤维优良的柔软性能，聚醚赋予纤维一定的亲水性、吸湿性。本发明的季铵盐的环氧基或三聚氯氰基能更好的与蛋白质纤维结合，具有反应性，可接枝。总之本发明的季铵盐的分子结构中的聚醚、羟基、季铵基等亲水基团决定了其应用在纺织材料上具有吸湿保湿的功能；并且由于环氧基的存在，经此表面活性剂处理的纺织材料的吸湿保湿功能具有持久性。用本发明处理蛋白纤维，更加柔软、顺滑，抗静电，且对人皮肤刺激性较小，具有杀菌功能的同时，不会对人体和环境造成伤害。
（2）、其次本发明的季铵盐易溶于水，在处理蛋白质纤维时无需加入有机溶剂、渗透剂及扩散剂，操作简单，能耗较低，大大节约了生产成本。
（3）、本发明的一种季铵盐的制备方法简单易行，不使用有毒有机溶剂，清洁环保。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明：
实施例1
第一步
取0.5mol（92.5g）十二伯胺，加入三口烧瓶中，开启搅拌，同时加热至90-100℃。体系温度维持在90-100℃时抽真空10-30min，然后通入氮气至体系内部压力在0.01MPa～0.05MPa。继续维持90-100℃，向反应器中缓慢加入液态环氧乙烷1.05mol，反应3h，冷却。
第二步
将第一步的反应器抽真空，随后加入0.005mol（0.2g）NaOH，搅拌升温至100-120℃左右，通氮气置换反应器内的空气，并在氮气流的存在下缓慢加入液态环氧乙烷7mol（308g），维持温度反应6h，反应压力0.1MPa～0.3MPa。
第三步季铵化
先将第二步反应完后的产物用0.5mol（18.25g）盐酸在室温下盐酸化，然后向烧瓶中滴加0.5mol（46.25g）环氧氯丙烷，60℃下搅拌反应6h，即得黄棕色透明的聚醚环氧季铵盐。
该季铵盐的结构式为：
Figure BDA0000472847280000041
第四步，将上述得到的季铵盐配置成质量浓度为1%的水溶液。
将蚕丝样品浸泡在上述季铵盐配置成的水溶液中，然后水洗烘干得到表面处理后的蚕丝。
实例二：
第一步
取0.5mol牛脂基伯胺（18伯胺），加入三口烧瓶中，开启搅拌，同时加热至90-100℃。体系温度维持在90-100℃时抽真空10-30min，然后通入氮气至体系内部压力在0.01MPa～0.05MPa。继续维持90-100℃，向反应器中缓慢加入液态环氧乙烷1.15mol，反应3h。
第二步N'N-（聚-2-羟基乙基）牛脂基胺的制备
将第一步的反应器抽真空，随后加入0.005mol（0.2g）NaOH，搅拌升温至100-120℃左右，通氮气置换反应器内的空气，并在氮气流的存在下缓慢加入液态环氧乙烷9mol，维持温度反应6h，反应压力0.1MPa～0.3MPa。
第三步季胺化
先将第二步产物用0.5mol盐酸在室温下盐酸化，然后向烧瓶中滴加0.5mol环氧氯丙烷，80℃下反应6h，即得黄棕色固体的聚醚环氧季铵盐。
Figure BDA0000472847280000061
第四步，将上述得到的季铵盐配置成质量浓度为3%的水溶液。
将蚕丝样品浸泡在上述季铵盐配置成的水溶液中，然后水洗烘干得到表面处理后的蚕丝。
实例三：
第一步
取0.5mol8伯胺，加入三口烧瓶中，开启搅拌，同时加热至90-100℃。体系温度维持在90-100℃时抽真空30min，然后通入氮气至体系内部压力在0.01MPa～0.05MPa。继续维持90-100℃，向反应器中缓慢加入液态环氧乙烷1.05mol，反应3h。
第二步
将第一步的反应器抽真空，随后加入0.005mol（0.2g）NaOH，搅拌升温至100-120℃左右，通氮气置换反应器内的空气，并在氮气流的存在下缓慢加入液态环氧乙烷6mol，维持温度反应6h，反应压力0.1MPa～0.3MPa。
第三步季胺化
先将第二步产物用0.5mol盐酸在室温下盐酸化，然后向烧瓶中加入0.5mol三聚氯氰，反应得到产品。
Figure BDA0000472847280000071
第四步，将上述得到的季铵盐配置成质量浓度为3%的水溶液。
将蚕丝样品浸泡在上述季铵盐配置成的水溶液中然后水洗烘干得到表面处理后的蚕丝。
实施例4
第一步
取0.5mol十二伯胺，加入三口烧瓶中，开启搅拌，同时加热至90-100℃。体系温度维持在90-100℃时抽真空30min，然后通入氮气至体系内部压力在0.01MPa～0.05MPa。继续维持90-100℃，向反应器中缓慢加入液态环氧乙烷1.05mol，反应3h。
第二步
将第一步的反应器抽真空，随后加入0.005mol（0.2g）NaOH，搅拌升温至100-120℃左右，通氮气置换反应器内的空气，并在氮气流的存在下缓慢加入液态环氧乙烷3.5mol，维持温度反应6h，反应压力0.1MPa～0.3MPa。
第三步季胺化
先将第二步反应完后的产物用0.5mol（18.25g）盐酸在室温下盐酸化，然后向烧瓶中滴加0.5mol（46.25g）环氧氯丙烷，60℃下搅拌反应6h，即得黄棕色透明的聚醚环氧季铵盐。
该季铵盐的结构式为：
Figure BDA0000472847280000081
第四步，将上述得到的季铵盐配置成质量浓度为1%的水溶液。
将蚕丝样品浸泡在上述季铵盐配置成的水溶液中，然后水洗烘干得到表面处理后的蚕丝。
本发明不局限于上述具体实施例，上述具体实施例只是对本发明的进一步说明，凡是在本发明的通式内的化合物均落入本发明的保护范围。本发明除了能应用于蛋白质纤维外，还可以应用于所有能与环氧基和三聚氯氰基反应的纺织材料。带聚醚链的叔胺的制备方法为目前成熟的制备方法，不局限于本实施例的制备，也可以采用其他的制备方法制备。

Claims (8)

1.一种类含聚醚链的季铵盐，其化学结构式如下：
Figure FDA0000472847270000011
式中：R1表示碳原子数8～18的直链烷基；x+y=4-20；
R2为
Figure FDA0000472847270000012
或
Figure FDA0000472847270000013
其制备方法为：以伯胺为原料，与液态环氧乙烷反应制得N,N-2-羟基乙基胺；将N,N-2-羟基乙基胺与液态环氧乙烷在碱性条件下继续反应得到带聚醚链的叔胺，然后在盐酸存在下与环氧氯丙烷或三聚氯氰反应得到季铵盐。
2.根据权利要求1所述一种类含聚醚链的季铵盐，其特征在于：所述x+y=9。
3.根据权利要求1或2所述一种类含聚醚链的季铵盐，其特征在于：所述R1为十二烷基。
4.根据权利要求3所述一种类含聚醚链的季铵盐，其特征在于：所述R2为
Figure FDA0000472847270000014
.
5.根据权利要求1所述一种类含聚醚链的季铵盐，其特征在于：其制备方法具体为：（1）、将伯胺加入反应容器中，开启搅拌，同时加热至90-100℃，抽真空，然后通入氮气至体系内部压力为0.01MPa-0.05MPa，向反应器中缓慢加入液态环氧乙烷，反应得到N,N-2-羟基乙基胺，其中所述液态环氧乙烷与伯胺的mol比为2.1-2.3:1；
（2）、将步骤（1）的反应器抽真空，随后加入氢氧化钠，搅拌，升温至100-120℃，通入氮气置换反应器内的空气，再向反应液中加入液态环氧乙烷，反应得到带聚醚链的叔胺；
（3）、向步骤（2）得到的反应液中加入盐酸酸化，然后再加入环氧氯丙烷或三聚氯氰反应得到产品。
6.如权利要求1所述一种类含聚醚链的季铵盐作为阳离子表面活性剂在纺织材料表面处理中的应用。
7.根据权利要求6所述一种类含聚醚链的季铵盐作为阳离子表面活性剂在纺织材料表面处理中的应用，其特征在于：所述纺织材料为蛋白质纤维。
8.根据权利要求7所述一种类含聚醚链的季铵盐作为阳离子表面活性剂在纺织材料表面处理中的应用，其特征在于：所述蛋白质纤维为蚕丝。
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