CN109248790B - 用于矿物浮选的巨型表面活性剂及其制备方法 - Google Patents
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Classifications
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Abstract
本发明涉及一类巨型表面活性剂及其合成以及其在矿物浮选中的应用，属于化学工程与矿业工程领域。本发明提供一种巨型表面活性剂，所述巨型表面活性剂的结构式如式I所示，其中，R2为疏水性基团，R3为亲水性基团。本发明所得巨型表面活性剂可用作多种矿物浮选的选矿剂，具有较高的回收率。
Description
技术领域
本发明涉及一类巨型表面活性剂及其合成以及其在矿物浮选中的应用，属于化学工程与矿业工程领域。
背景技术
巨型表面活性剂由功能化的纳米粒子或分子簇，如富勒烯C60，多金属氧酸盐(POM)，笼状多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)等，与有机分子长链共价连接组成。由于巨型表面活性剂与小分子表面活性剂以及两亲性嵌段共聚物在结构与性质上的相似，自这个概念提出以来，受到了学术界的广泛关注，大家合成了不同化学或拓扑结构的分子，并且较为彻底地研究了其在溶液及本体中的物理化学性质。与广泛的理论研究相比，实际应用方面虽偶有进展，但依旧缺乏足够的探索。
笼型多面体低聚倍半硅氧烷(简称POSS)，是一类本身即为无机/有机杂化结构的纳米材料。单一POSS分子三维尺寸为1-3nm，坚硬的Si-O-Si结构组成了其分子骨架，顶点可以进行官能团设计，由于其独特的结构，决定了POSS具有一系列优良性能，如良好的溶解性、分子可设计性、纳米尺寸效应、热稳定剂阻燃性等，受到科学研究的日益关注。关于POSS应用到表面活性剂合成的研究报道较少，公告号为CN101648123B的中国专利公开了一种非离子型水性POSS基聚合物表面活性剂，该表面活性剂是由笼状多面体低聚倍半硅氧烷八3-氯丙基POSS和聚乙二醇单甲醚接枝得到的聚合物，结构式为：而关于巨型表面活性剂的报道就更少，并且迄今为止没有发现能用于矿物浮选的含POSS的巨型表面活性剂的相关报道。
发明内容
本发明提供一种巨型表面活性剂，该表面活性剂可用作多种矿物浮选的选矿剂，具有较高的回收率。
本发明的技术方案：
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种巨型表面活性剂，所述巨型表面活性剂的结构式如式I所示：
其中，R2为疏水性基团，R3为亲水性基团。
进一步，R2为C原子数≥6的烷基化合物；更进一步，R2＝-C6H13，-C7H15，-C8H17、-C9H19，-C10H21、-C11H23，-C12H25、-C13H27，-C14H29、-C15H31，-C16H33、-C17H35或-C18H37。
进一步，R3＝-(CH2)nCH2OH、-(CH2)nCOOH、-(CH2)nNH3Cl、-(CH2)nNH2、-(CH2)nPO4H2、-(CH2)nCHO、-(CH2)nSO3H或-(CH2)nN+(CH3)4。
本发明要解决的第二个技术问题是提供上述巨型表面活性剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
1)制备具有烷基碳链的笼状多面体低聚倍半硅氧烷：
将纳米级多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷和含烷基碳链的巯基化合物溶解在溶剂1中，然后加入光引发剂，在紫外光照射下反应；反应完成后，反应液经纯化得到具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷；
2)制备巨型表面活性剂：
将步骤1)制得的具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷和含巯基化合物溶解在溶剂2中，然后加入光引发剂，在紫外光照射下反应；反应完成后，将反应液在溶剂3中沉淀后离心处理即得到巨型表面活性剂。
进一步，步骤1)中，所述纳米级多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷的结构式如式Ⅱ所示：
其中，m＝2k，3≤k≤6；R5为双键功能性基团。
更进一步，R5＝-CH＝CH2，-(CH2)3OCOCH＝CH2或-(CH2)3OCOHCH(CH3)＝CH2。
进一步，步骤1)中，含烷基碳链的巯基化合物的结构式如式Ⅲ所示：
其中，R2为疏水性基团，进一步，R2为C原子数≥6的烷基化合物；更进一步，R2＝-C6H13，-C7H15，-C8H17、-C9H19，-C10H21、-C11H23，-C12H25、-C13H27，-C14H29、-C15H31，-C16H33、-C17H35或-C18H37。
进一步，步骤1)中，所述纳米级多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷和含烷基碳链的巯基化合物的摩尔比为：0.8～1.2：0.5～1.5，优选为1：1。
进一步，步骤1)中，所述溶剂1为四氢呋喃、二氯甲烷、甲醇或N,N-二甲基甲酰胺；溶剂1的用量为：纳米级多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷在溶剂1中的浓度为5～40mg/mL，优选为20mg/mL。
进一步，步骤1)中，反应液通过闪式柱层析色谱法纯化得到具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷。
进一步，步骤2)中，所述含巯基化合物的结构式如式Ⅳ所示：
其中，R3为亲水性基团；进一步，R3＝-(CH2)nCH2OH、-(CH2)nCOOH、-(CH2)nNH3Cl、-(CH2)nNH2、-(CH2)nPO4H2、-(CH2)nCHO、-(CH2)nSO3H或-(CH2)nN+(CH3)4。
更进一步，步骤2)中，所述含巯基化合物为3-巯基-1,2-丙二醇、巯基乙酸、2-氨基乙硫醇盐酸盐。
进一步，步骤2)中，具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷和含巯基化合物的摩尔比为：0.8～1.2：10～16，优选为1：14。
进一步，步骤1)和步骤2)中，所述光引发剂为2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦或2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮。
进一步，步骤1)中光引发剂与纳米级多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷的摩尔比为0.05～0.5：1～1.2，优选为0.33：1；步骤2)中光引发剂与具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷的摩尔比为0.05～0.5：1～1.2，优选为0.33：1。
进一步，步骤1)和步骤2)中，所述紫外光的波长为200～400nm，优选为365nm。
进一步，步骤2)中，所述溶剂2为四氢呋喃或四氢呋喃与甲醇的混合溶液(四氢呋喃：甲醇体积比＝3：1)；溶剂2的用量为：具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷在溶剂2中的浓度为5～40mg/mL，优选为10mg/mL。
进一步，步骤2)中，所述溶剂3为四氢呋喃、乙醚与正己烷的混合溶液、或乙醚与石油醚(60-90℃)的混合溶液。
进一步，步骤2)中，当所述含巯基化合物为3-巯基-1,2-丙二醇或巯基乙酸时，所述溶剂3分别为体积比为乙醚：正己烷＝4：1的混合液，或为体积比为乙醚：正己烷＝1：5的混合液；溶剂3的用量为：具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷在溶剂3中的浓度为0.5～2mg/mL，优选为1mg/mL；当所述含巯基化合物为2-氨基乙硫醇盐酸盐时，所述溶剂3为四氢呋喃，溶剂3的用量为：具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷在溶剂3中的浓度为10～30mg/mL，优选为22.22mg/mL。
本发明要解决的第三个技术问题是提供上述巨型表面活性剂的另一种制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
1)制备具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷：
将纳米级多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷和含烷基碳链的巯基化合物溶解在溶剂1中，然后加入热引发剂，加热至50～70℃反应；反应完成后，反应液经纯化得到具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷；
2)制备巨型表面活性剂：
将步骤1)制得的具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷和含巯基化合物溶解在溶剂2中，然后加入热引发剂，加热至50～70℃反应；反应完成后，将反应液在溶剂3中沉淀后离心处理即得到巨型表面活性剂。
进一步，所述热引发剂为偶氮热引发剂或氧化还原热引发剂。
更进一步，所述偶氮热引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐或偶氮异丁氰基甲酰胺；所述氧化还原热引发剂为过氧化二苯甲酰、N,N-二甲苯胺或N,N-二甲基对甲苯胺。
本发明要解决的第四个技术问题是提供上述巨型表面活性剂的一种应用方式，将其用作矿物浮选中的选矿剂。
进一步，所述巨型表面活性剂在矿物浮选中的使用方法为：从原矿中挑选矿石并且研磨，将矿物分散在适量去离子水中，加入巨型表面活性剂(矿浆中浓度为9～170mg/L)后，调节pH在1～13，通过20～40分钟(优选为30分钟)的泡沫浮选，收集泡沫。
本发明的有益效果：
本发明通过thiol-ene“点击”化学两步合成得到了一类巨型表面活性剂分子库，此类分子合成条件温和，纯化方式简单易行；本发明所得巨型表面活性剂可作为选矿剂用于石英、赤铁矿及磷灰石的泡沫浮选，在大部分pH值条件下具有大于60％的高回收率，并且在最佳浓度下对磷灰石、赤铁矿和石英，可以分别达到96.95％，88.73％和95.43％的超高回收率。
附图说明
图1为本发明实例1、2、3中所得巨型表面活性剂的核磁氢谱。
图2为本发明实例3所得巨型表面活性剂对三种矿物在不同pH值下的回收率。
图3为本发明实例3在最佳pH值下对三种矿物，不同选矿剂浓度下的回收率。
具体实施方式
本发明巨型表面活性剂的合成方法可采用以下制备方式：
1)制备具有烷基碳链的八乙烯基笼状多面体低聚倍半硅氧烷VPOSS-Cn：以四氢呋喃作为溶剂，在反应瓶中加入当量比为1：1：0.33的八乙烯基笼状多面体低聚倍半硅氧烷(VPOSS)，巯基功能化的烷基碳链(1-十二烷硫醇、1-十四烷硫醇或1-十六烷硫醇)以及光引发剂2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮，在365nm的紫外灯下照射，通过闪式柱层析色谱纯化得到产物(白色粉末)，大约35％的VPOSS未参与反应，可以重复利用，从而提高效率；
2)制备功能化的巨型表面活性剂XPOSS-Cn：以四氢呋喃或者四氢呋喃与甲醇的混合溶液作为溶剂，在反应瓶中加入当量比为1：14：0.33的VPOSS-Cn，巯基化的功能基团(3-巯基-1,2-丙二醇、巯基乙酸或2-氨基乙硫醇盐酸盐)以及光引发剂2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮，在365nm的紫外灯下照射，将反应液沉淀后离心，得到产物(粘稠状固体，产率75-85％)；
具体反应方程式如下：
本发明提供了一种巨型表面活性剂的合成方法，通过两步法thiol-ene(巯基-双键)“点击”化学从而得到一系列巨型表面活性剂分子：第一步，通过VPOSS与巯基化烷基碳链thiol-ene反应得到带有不同碳链的VPOSS-Cn；第二步，通过VPOSS-Cn与巯基化功能基团的thiol-ene制备功能化的XPOSS-Cn。
本发明得到的巨型表面活性剂可用于对石英、赤铁矿和磷灰石进行浮选；在泡沫浮选时，巨型表面活性剂附着在气泡表面，功能化的POSS头部作为亲水部分朝外，烷基碳链作为疏水部分朝内，矿物粒子吸附在亲水的POSS头部，从而随着泡沫被浮选收集。
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
一种采用两步thiol-ene“点击”化学合成羟基功能化POSS与烷基十二碳构成的巨型表面活性剂的方法，具体步骤如下：
一、制备具有烷基碳链的VPOSS-C12
将2g的八乙烯基笼状多面体低聚倍半硅氧烷(VPOSS)，640mg的1-十二烷硫醇加入到100mL四氢呋喃中，完全溶解后，加入269mg光引发剂2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮，在365nm的紫外灯下照射8分钟，以石油醚(60～90℃)：二氯甲烷＝15：1(v/v)的混合液为洗脱剂，通过闪式柱层析色谱纯化得到700mg产物VPOSS-C12(白色粉末，产率26％)。
二、功能化的HPOSS-C12制备
以2mL四氢呋喃作为溶剂，在反应瓶中加入为60mg的VPOSS-C12，108mg的3-巯基-1,2-丙二醇以及6mg光引发剂2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(当量比为1:14:0.33，通过加入过量的3-巯基-1,2-丙二醇确保POSS上的乙烯基完全反应)，在365nm的紫外灯下照射45分钟，在50mL乙醚：正己烷＝4:1(v/v)的混合溶液中沉淀，以5000转/分的速度离心，重复三次得到114mg产物(粘稠状固体，产率76％)。
采用Bruker AV III HD 400MHz NMR核磁共振仪对所得产物进行1H NMR测试。
实施例2
一种采用两步thiol-ene“点击”化学合成羧基功能化POSS与烷基十二碳构成的巨型表面活性剂的方法，具体步骤如下：
一、制备具有烷基碳链的VPOSS-C12
将2g的VPOSS，640mg的1-十二烷硫醇加入到100mL四氢呋喃中，完全溶解后，加入269mg光引发剂2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮，在365nm的紫外灯下照射8分钟，以石油醚(60～90℃)：二氯甲烷＝15：1(v/v)混合液为洗脱剂，通过闪式柱层析色谱纯化得到700mg产物VPOSS-C12(白色粉末，产率26％)。
二、功能化的APOSS-C12的制备
以4mL四氢呋喃作为溶剂，在反应瓶中加入为100mg的VPOSS-C12，154mg的巯基乙酸以及10mg光引发剂2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(当量比为1：14：0.33，通过加入过量的巯基乙酸确保POSS上的乙烯基完全反应)，在365nm的紫外灯下照射45分钟，在100mL乙醚：正己烷＝1：5(v/v)的混合溶液中沉淀，以5000转/分的速度离心，重复三次得到139mg产物(粘稠状固体，产率78％)。
采用Bruker AV III HD 400MHz NMR核磁共振仪对所得产物进行1H NMR测试。
实施例3
一种采用两步thiol-ene“点击”化学合成氨基功能化POSS与烷基十二碳构成的巨型表面活性剂的方法，具体步骤如下：
一、制备具有烷基碳链的VPOSS-C12
将2g的VPOSS，640mg的1-十二烷硫醇加入到100mL四氢呋喃中，完全溶解后，加入269mg光引发剂2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮，在365nm的紫外灯下照射8分钟，以石油醚(60～90℃)：二氯甲烷＝15：1(v/v)的混合液为洗脱剂，通过闪式柱层析色谱纯化得到700mg产物VPOSS-C12(白色粉末，产率26％)。
二、功能化的NPOSS-C12的制备
以4mL四氢呋喃：甲醇＝3：1混合溶液作为溶剂，在反应瓶中加入为100mg的VPOSS-C12，190mg的2-氨基乙硫醇盐酸盐以10mg光引发剂2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(当量比为1：14：0.33，通过加入过量的2-氨基乙硫醇盐酸盐确保POSS上的乙烯基完全反应)，在365nm的紫外灯下照射45分钟，旋转蒸发除去溶剂后，溶于1.5mL甲醇，在4.5mL的四氢呋喃中沉淀，以5000转/分的速度离心，重复三次得到166mg产物(粘稠状固体，产率85％)。
应用例1
以实施例3制得的巨型表面活性剂NPOSS-C12为选矿剂进行矿物浮选：
将2g研磨后的矿物(磷灰石，赤铁矿或石英)分散在浮选槽30mL的去离子水中，加入适量选矿剂NPOSS-C12(矿浆中选矿剂的浓度为9～170mg/L)，用HCl或NaOH溶液调节pH，开始泡沫浮选，收集泡沫，洗涤干燥后称量浮选得到的矿物，计算回收率。
首先，探索不同pH值(1～13)对回收率的影响(NPOSS-C12在矿浆中浓度为66.67mg/L)；从上述结果中选取最佳pH(回收率最高的pH值)，在此条件下探索选矿剂NPOSS-C12在浓度范围9～170mg/L内的最佳用量。
本发明实施例中采用Bruker AV III HD 400MHz NMR核磁共振仪进行1H NMR测试。吉林探矿厂的XFGC-Ⅱ型充气式浮选机进行矿物浮选。
图1为本发明实例1、2、3中所得材料的核磁氢谱。由图1可知，本发明中几种巨型表面活性剂的成功合成。
图2为本发明所得材料在矿浆中浓度为66.67mg/L时，在不同pH值下对磷灰石，赤铁矿和石英的回收率。结果表明，在大多数pH条件下该材料都有较高的回收率(高于60％)，并且没有显示出对pH的依赖性；磷灰石，赤铁矿和石英回收的最佳pH值均在7左右，相应的回收率分别达到了78.79％，85.46％和90.05％，当矿浆pH值低于8或高于10时，浮选回收效率会显着降低。
图3为本发明所得材料在最佳pH值(大约为7)下，不同浓度(9～170mg/L)的选矿剂对磷灰石，赤铁矿和石英的回收率。结果表明，即使在相当低的NPOSS-C12浓度(<40mg/L)下，巨型表面活性剂对赤铁矿和石英矿物也具有非常高的回收率。随着捕收剂浓度的增加，磷灰石的浮选回收率迅速提高，当NPOSS-C12浓度>60mg/L时，磷灰石的浮选回收率可达到>80％。NPOSS-C12的优异浮选性能可能是由于多位点氨基官能化的POSS头部与这些矿物相互作用的是协同效应，磷灰石，赤铁矿和石英在最佳浓度(回收率最高的浓度)下的回收率分别达到96.95％，88.73％和95.43％。
Claims (20)
1.一种巨型表面活性剂，其特征在于，所述巨型表面活性剂的结构式如式I所示：
其中，R2＝-C6H13，-C7H15，-C8H17、-C9H19，-C10H21、-C11H23，-C12H25、-C13H27，-C14H29、-C15H31，-C16H33、-C17H35或-C18H37；R3＝-(CH2)nCH2OH、-(CH2)nCOOH、-(CH2)nNH3Cl、-(CH2)nNH2、-(CH2)nPO4H2、-(CH2)nCHO、-(CH2)nSO3H或-(CH2)nN+(CH3)4。
2.权利要求1所述的巨型表面活性剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
1)制备具有烷基碳链的笼状多面体低聚倍半硅氧烷：
将纳米级多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷和含烷基碳链的巯基化合物溶解在溶剂1中，然后加入光引发剂，在紫外光照射下反应；反应完成后，反应液经纯化得到具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷；
2)制备巨型表面活性剂：
将步骤1)制得的具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷和含巯基化合物溶解在溶剂2中，然后加入光引发剂，在紫外光照射下反应；反应完成后，将反应液在溶剂3中沉淀后离心处理即得到巨型表面活性剂。
3.根据权利要求2所述的巨型表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述纳米级多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷的结构式如式Ⅱ所示：
其中，m＝2k，3≤k≤6；R5为双键功能性基团；或：
含烷基碳链的巯基化合物的结构式如式Ⅲ所示：
其中，R2＝-C6H13，-C7H15，-C8H17、-C9H19，-C10H21、-C11H23，-C12H25、-C13H27，-C14H29、-C15H31，-C16H33、-C17H35或-C18H37。
4.根据权利要求3所述的巨型表面活性剂的制备方法，其特征在于，R5＝-CH＝CH2，-(CH2)3OCOCH＝CH2或-(CH2)3OCOHCH(CH3)＝CH2。
5.根据权利要求2或3所述的巨型表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述纳米级多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷和含烷基碳链的巯基化合物的摩尔比为：0.8～1.2：0.5～1.5；或：
步骤1)中，所述溶剂1为四氢呋喃、二氯甲烷、甲醇或N,N-二甲基甲酰胺；溶剂1的用量为：纳米级多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷在溶剂1中的浓度为5～40mg/mL；或:
步骤1)中，反应液通过闪式柱层析色谱法纯化得到具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷。
6.根据权利要求5所述的巨型表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述纳米级多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷和含烷基碳链的巯基化合物的摩尔比为：1：1；或：
所述溶剂1的用量为：纳米级多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷在溶剂1中的浓度为20mg/mL。
7.根据权利要求2～4任一项所述的巨型表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述含巯基化合物的结构式如式Ⅳ所示：
其中，R3＝-(CH2)nCH2OH、-(CH2)nCOOH、-(CH2)nNH3Cl、-(CH2)nNH2、-(CH2)nPO4H2、-(CH2)nCHO、-(CH2)nSO3H或-(CH2)nN+(CH3)4。
8.根据权利要求7所述的巨型表面活性剂的制备方法，其特征在于，所述含巯基化合物为3-巯基-1,2-丙二醇、巯基乙酸、2-氨基乙硫醇盐酸盐。
9.根据权利要求2～4任一项所述的巨型表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中，具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷和含巯基化合物的摩尔比为：0.8～1.2：10～16；或：
步骤2)中，所述溶剂2为四氢呋喃或四氢呋喃与甲醇的混合溶液；溶剂2的用量为：具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷在溶剂2中的浓度为5～40mg/mL；或：
步骤2)中，所述溶剂3为四氢呋喃、乙醚与正己烷的混合溶液、或乙醚与石油醚(60-90℃)的混合溶液；或：
步骤2)中，当所述含巯基化合物为3-巯基-1,2-丙二醇或巯基乙酸时，所述溶剂3分别为体积比为乙醚：正己烷＝4：1的混合液，或为体积比为乙醚：正己烷＝1：5的混合液；溶剂3的用量为：具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷在溶剂3中的浓度为0.5～2mg/mL；当所述含巯基化合物为2-氨基乙硫醇盐酸盐时，所述溶剂3为四氢呋喃，溶剂3的用量为：具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷在溶剂3中的浓度为10～30mg/mL。
10.根据权利要求9所述的巨型表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中，具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷和含巯基化合物的摩尔比为1：14；或：
步骤2)中，所述溶剂2的用量为：具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷在溶剂2中的浓度为10mg/mL；或：
步骤2)中，当所述含巯基化合物为3-巯基-1,2-丙二醇或巯基乙酸时，所述溶剂3的用量为：具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷在溶剂3中的浓度为1mg/mL；当所述含巯基化合物为2-氨基乙硫醇盐酸盐时，所述溶剂3的用量为：具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷在溶剂3中的浓度为22.22mg/mL。
11.根据权利要求2～4任一项所述的巨型表面活性剂的制备方法，其特征在于，
步骤1)和步骤2)中，所述光引发剂为2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦或2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮。
12.根据权利要求11所述的巨型表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中光引发剂与纳米级多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷的摩尔比为0.05～0.5：1～1.2；步骤2)中光引发剂与具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷的摩尔比为0.05～0.5：1～1.2。
13.根据权利要求12所述的巨型表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中光引发剂与纳米级多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷的摩尔比为0.33：1；步骤2)中光引发剂与具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷的摩尔比为0.33：1。
14.根据权利要求2～4任一项所述的巨型表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤1)和步骤2)中，所述紫外光的波长为200～400nm。
15.根据权利要求14所述的巨型表面活性剂的制备方法，其特征在于，所述紫外光的波长为为365nm。
16.权利要求1所述的巨型表面活性剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
1)制备具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷：
将纳米级多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷和含烷基碳链的巯基化合物溶解在溶剂1中，然后加入热引发剂，加热至50～70℃反应；反应完成后，反应液经纯化得到具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷；
2)制备巨型表面活性剂：
将步骤1)制得的具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷和含巯基化合物溶解在溶剂2中，然后加入热引发剂，加热至50～70℃反应；反应完成后，将反应液在溶剂3中沉淀后离心处理即得到巨型表面活性剂。
17.根据权利要求16所述的巨型表面活性剂的制备方法，其特征在于，步骤1)和步骤2)中，所述热引发剂为偶氮热引发剂或氧化还原热引发剂；或：
所述溶剂1为四氢呋喃、二氯甲烷、甲醇或N,N-二甲基甲酰胺；溶剂1的用量为：纳米级多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷在溶剂1中的浓度为5～40mg/mL；或:
所述溶剂2为四氢呋喃或四氢呋喃与甲醇的混合溶液；溶剂2的用量为：具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷在溶剂2中的浓度为5～40mg/mL；或：
所述溶剂3为四氢呋喃、乙醚与正己烷的混合溶液、或乙醚与石油醚(60-90℃)的混合溶液。
18.根据权利要求17所述的巨型表面活性剂的制备方法，其特征在于，所述偶氮热引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐或偶氮异丁氰基甲酰胺；所述氧化还原热引发剂为过氧化二苯甲酰、N,N-二甲苯胺或N,N-二甲基对甲苯胺；或：
所述溶剂1的用量为：纳米级多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷在溶剂1中的浓度为20mg/mL；或:
所述溶剂2的用量为：具有烷基碳链的多烯烃笼状多面体低聚倍半硅氧烷在溶剂2中的浓度为10mg/mL。
19.巨型表面活性剂用于矿物浮选中的选矿剂，所述巨型表面活性剂为权利要求1所述的巨型表面活性剂；或采用权利要求2～18任一项所述的制备方法制得的巨型表面活性剂。
20.巨型表面活性剂用于矿物浮选中的选矿剂，其特征在于，所述巨型表面活性剂用于矿物浮选中的选矿剂的使用方法为：从原矿中挑选矿石并且研磨，将矿物分散在适量去离子水制成矿浆，加入巨型表面活性剂，矿浆中巨型表面活性剂的浓度为9～170mg/L，调节pH在1～13，通过20～40分钟的泡沫浮选，收集泡沫。
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