CN104998582B - 不对称琥珀酸酯型Gemini表面活性剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及不对称琥珀酸酯型Gemini表面活性剂的制备方法。Gemini表面活性剂含有两个亲水基和两个疏水链，与传统的单头（亲水基）单尾（疏水基）表面活性剂相比，表现出更加优良的性能，是一种新型高效的表面活性剂。本发明取脂肪酸单乙醇酰胺与十二醇丁烯二酸单酯，加入硼酸为催化剂升温反应；降温加入亚硫酸氢钠反应；加入氯乙酸反应；洗涤过滤烘干制得不对称琥珀酸酯型Gemini表面活性剂。本发明基于价廉易得的天然脂肪酸为原料，制备的表面活性剂不仅具有传统Gemini表面活性剂的优良性能，还因其制备过程简单、原料廉价的特点而具有良好的市场应用性。

Description

不对称琥珀酸酯型Gemini表面活性剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种表面活性剂的制备方法，具体涉及一种不对称琥珀酸酯型Gemini表面活性剂及其制备方法。
背景技术
Gemini表面活性剂含有两个亲水基和两个疏水链，与传统的单头（亲水基）单尾（疏水基）表面活性剂相比，表现出更加优良的性能，是一种新型高效的表面活性剂。与传统的表面活性剂相比，Gemini表面活性剂表现出更加优良的性能：更易吸附在气/液表面，从而更有效地降低水溶液的表面张力；更易聚集生成胶束；Gemini表面活性剂降低水溶液表面张力的倾向远大于聚集生成胶团的倾向，降低水溶液表面张力的效率是相当突出的；具有很低的Krafft点；对水溶液表面张力的降低能力和降低效率而言，Gemini表面活性剂与传统表面活性剂尤其是和非离子表面活性剂的复配能产生更大的协同效应。
不对称 gemini 表面活性剂（又称为杂双子表面活性剂）结构中包含不同长度的烷烃主链、不同化学结构的头基和多种多样的联接链，这也就意味着它们在分子结构上的可调控因素比对称结构的 gemini 表面活性剂还要丰富。不对称 Gemini 表面活性剂通过联接基团将两个两亲结构紧密联接在一起，相比对称结构的表面活性剂而言，由于亲水头基水化层的作用导致了不对称 Gemini 表面活性剂分子在界面紧密排列，疏水链之间的疏水作用增强，所以此类表面活性剂具有较高的表面活性，而且当亲水头基不同时，亲水头基间的静电排斥力会被大大削弱，从而促进了不对称 Gemini 表面活性剂分子在溶液界面的吸附和在体相中的聚集。此外，如果是疏水链不对称，则烷烃链间的范德华力会发生变化，表面活性剂分子的疏水效应会大大增强，从而影响胶束化作用，这便使不对称 Gemini 表面活性剂具有更加优良的性能。但不对称Gemini表面活性剂合成路线较为复杂，生产成本较高也使其应用及市场推广受到了一定程度的限制，难以实现大规工业化生产。因此，采用价格低廉的原料简化其制备工艺已成为研究不对称Gemini表面活性剂首要任务之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种不对称琥珀酸酯型Gemini表面活性剂及其制备方法，制得的表面活性剂性能优良且合成步骤简单。
本发明所采用的技术方案是：
不对称琥珀酸酯型Gemini表面活性剂的制备方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
取24.3～32.7质量份的脂肪酸单乙醇酰胺与25.74～31.46质量份的十二醇丁烯二酸单酯，加入到三口烧瓶中，加入0.5～1.5质量份的硼酸为催化剂，升温至90～120℃，反应4.5～6.5h；
降温至85℃，加入亚硫酸氢钠，反应2～3h；
加入氯乙酸，反应2～3小时，反应过程中调节pH至7～8；
用无水乙醇进行洗涤，过滤，烘干，制得不对称琥珀酸酯型Gemini表面活性剂。
如所述的不对称琥珀酸酯型Gemini表面活性剂的制备方法制得的表面活性剂。
本发明具有以下优点：
本发明中，脂肪酸单乙醇酰胺的-OH先与十二醇丁烯二酸单酯进行酯化反应形成两条疏水链，之后酰胺键与氯乙酸进行叔胺化反应引入亲水基团，后进行磺化反应，联入亲水基团磺酸基。且本发明基于价廉易得、可再生、易降解、无污染的天然脂肪酸为原料，具有来源广泛，价格低廉的优点。本方法制备的表面活性剂不仅具有传统Gemini表面活性剂的优良性能，还因其制备过程简单、原料廉价的特点而具有良好的市场应用性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明涉及的不对称琥珀酸酯型Gemini表面活性剂的制备方法，令脂肪酸单乙醇酰胺的-OH先与十二醇丁烯二酸单酯进行酯化反应形成两条疏水链，之后酰胺键与氯乙酸进行叔胺化反应引入亲水基团，后进行磺化反应，联入亲水基团磺酸基，其反应方程式为：
注：R1、R2、R3、R为烷基长碳链。
具体由以下步骤实现：
取24.3～32.7质量份的脂肪酸单乙醇酰胺与25.74～31.46质量份的十二醇丁烯二酸单酯，加入到三口烧瓶中，加入0.5～1.5质量份的硼酸为催化剂，升温至90～120℃，反应4.5～6.5h；
降温至85℃，加入亚硫酸氢钠，反应2～3h；
加入氯乙酸，反应2～3小时，反应过程中调节pH至7～8；
用无水乙醇进行洗涤，过滤，烘干，制得不对称琥珀酸酯型Gemini表面活性剂。
实施例1：
取32.7质量份的脂肪酸单乙醇酰胺与25.74质量份的十二醇丁烯二酸单酯，加入到三口烧瓶中，加入1.5质量份的硼酸为催化剂，升温至90℃，反应6.5h；
降温至85℃，加入亚硫酸氢钠，反应2h；
加入氯乙酸，反应3小时，反应过程中调节pH至7；
用无水乙醇进行洗涤，过滤，烘干，制得不对称琥珀酸酯型Gemini表面活性剂。
实施例2：
取28.5质量份的脂肪酸单乙醇酰胺与28.6质量份的十二醇丁烯二酸单酯，加入到三口烧瓶中，加入1质量份的硼酸为催化剂，升温至105℃，反应5.5h；
降温至85℃，加入亚硫酸氢钠，反应2.5h；
加入氯乙酸，反应2.5小时，反应过程中调节pH至7；
用无水乙醇进行洗涤，过滤，烘干，制得不对称琥珀酸酯型Gemini表面活性剂。
实施例3：
取32.7质量份的脂肪酸单乙醇酰胺与25.74质量份的十二醇丁烯二酸单酯，加入到三口烧瓶中，加入1.5质量份的硼酸为催化剂，升温至90℃，反应6.5h；
降温至85℃，加入亚硫酸氢钠，反应2h；
加入氯乙酸，反应3小时，反应过程中调节pH至7；
用无水乙醇进行洗涤，过滤，烘干，制得不对称琥珀酸酯型Gemini表面活性剂。
不对称琥珀酸酯型Gemini表面活性剂(C12-C12)第一步反应红外核磁数据如下：
3444.24 cm-1处为酰胺氢的吸收峰；2854.25cm-1和2924.39cm-1处的吸收峰为-CH3和-CH2-的伸缩振动吸收峰；1593 cm-1处为酰胺吸收峰；2667.83 cm-1与1732.63 cm-1出现酯羰基特征吸收峰；1281 cm-1、1212.04 cm-1酯中-c-o-c-的不对称伸缩振动的吸收峰；由月桂酸单乙醇酰胺琥珀酸双酯盐1H NMR(DCCl3，ppm)谱图分析得知： δ0.89 (6H, CH3C)；δ1.272( 36H，C (CH2)9CC=O)；δ1.272( 36H，RCH2CC=O)；δ2.356(2H, R –CH2C=O)；δ3.302-3.407 ( 2H, -N-CH2-C-O)；δ 4.087（（2H，-N-C-CH2-O）；δ4.41 ( 2H, R-CH2-O-C=O)。由峰位置和峰积分面积可证实其为月桂酸单乙醇酰胺琥珀酸双酯盐。
不对称琥珀酸酯型Gemini表面活性剂(C12-C12)红外数据如下：
3444.24 cm-1处为酰胺氢的吸收峰；2925 cm-1；2854 cm-1为甲基和亚甲基的反对称和对称伸缩振动吸收峰;1601 cm-1有酰胺、羧酸根吸收峰；1735 cm-1为酯的羰基吸收峰；1240 cm-1、1174 cm-1为-c-o-c-的不对称伸缩振动的吸收峰；1116 cm-1和1047 cm-1是SO3伸缩振动吸收峰。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (2)

1.不对称琥珀酸酯型Gemini表面活性剂的制备方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
取24.3～32.7质量份的脂肪酸单乙醇酰胺与25.74～31.46质量份的十二醇丁烯二酸单酯，加入到三口烧瓶中，加入0.5～1.5质量份的硼酸为催化剂，升温至90～120℃，反应4.5～6.5h；
降温至85℃，加入亚硫酸氢钠，反应2～3h；
加入氯乙酸，反应2～3小时，反应过程中调节pH至7～8；
用无水乙醇进行洗涤，过滤，烘干，制得不对称琥珀酸酯型Gemini表面活性剂。
2.如权利要求1所述的不对称琥珀酸酯型Gemini表面活性剂的制备方法制得的表面活性剂。
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