CN110508211B - 一种双羧基表面活性剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双羧基表面活性剂及其制备方法，制备方法包括以下步骤：1、将1,1‑二苯基乙烯和马来酸酐溶解在有机溶剂甲苯中，1,1‑二苯基乙烯的质量为马来酸酐质量的3.5‑4倍，配置所得溶液中溶质含量为9‑15wt％；2、取100g，步骤一所得溶液升温至70‑85℃，3h内分批加入2‑3倍马来酸酐质量的引发剂。添加完毕后恒温4～5h；3、将步骤二所得溶液加入等体积浓度为10％的氢氧化钠溶液，用梨形瓶分液除去油相；4、将步骤三所得水溶液在60‑80℃环境下减压蒸馏，当质量减半时，将剩余溶液取出；5、将步骤四所得溶液冷却，析出固体即为目标产物；本发明方法制备工艺简单，降低生产成本，适于大规模工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种表面活性剂，具体涉及一种双羧基表面活性剂及其制备方法。
背景技术
表面活性剂是现代化学工业中的重要组成部分，根据其结构的不同，可以在不同领域中发挥重要作用。比如作为润湿反转剂使用，由于表面活性剂的一般特征是一端为亲水基，一端为疏水基。当表面活性基遇到表面亲水物质时，亲水端在其表面聚集同时在物质表面构筑一层疏水基团隔离层，从而使物质表层变得疏水。当表面活性剂遇到疏水物质时，表面活性剂的疏水端在物质表面聚集同时，亲水基团在表面构筑一层亲水薄层，从而让物质表面变得亲水。亲水端可以是聚乙二醇长链，也可以是各种离子基团。简单的单亲水基单疏水基表面活性剂制备简单用量较大。如果表面活性剂具有双疏水基或双亲水基，则通常会产生特殊功能，比如改变聚集方式形成凝胶或产生特殊附着能力等。增加单个表面活性剂分子中的亲水基团或疏水基团一般需要经过加成或取代反应，使新的基团接入到原有分子中。这种反应有一个较大的缺陷，如果接入不成功，原有表面活性剂的结构和目标表面活性剂的结构比较相似，难以分离，从而降低了产品的使用效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种双羧基表面活性剂及其制备方法，以克服现有技术存在的因接入不成功，会导致使用时因难以分离而降低了产品的使用效果的问题。
为了达到本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种双羧基表面活性剂，其具有以下分子结构：
其中R为烷基，烷基中碳原子数n＝1或n＝4。
所述的双羧基表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将1,1-二苯基乙烯和马来酸酐溶解在有机溶剂甲苯中，1,1-二苯基乙烯的质量为马来酸酐质量的3.5-4倍，配置所得溶液中溶质含量为9-15wt％。
步骤二，取100g步骤一所得溶液升温至70-85℃，3h内分批加入2-3倍马来酸酐质量的引发剂，添加完毕后恒温4～5h。
步骤三，将步骤二所得溶液加入等体积浓度为10wt％的氢氧化钠溶液，用梨形瓶分液除去油相。
步骤四，将步骤三所得水溶液在60-80℃环境下减压蒸馏，当质量减半时，将剩余溶液取出。
步骤五，将步骤四所得溶液冷却，析出固体即为目标产物。
所述的引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明使用的是自由基聚合原理，但又不形成高聚物，反应过程相对较短。同时反应原料和产物性质差异明显，从而使得产物易于分离提取，制备工艺简单，降低生产成本。
2、本发明提供的制备方法可一次性为表面活性剂结构引入两个羧基，且副产物与目标产物结构差异大，可以使用萃取，重结晶等常规操作分离形成高纯度产品，适于大规模工业化生产。
3、本发明产物具有邻位双羧基结构，使得产物对亲水物质具有良好的附着能力，因此具有优异的使用效果。
附图说明
图1是表面活性剂对云母片接触角变化的影响。
具体实施方式
下面将通过具体实施例对本发明做详细地说明；
本合成路线利用了自由基反应机理，但是使用了自由基聚合中无法形成高聚物的单体1,1-二苯基乙烯、难以自聚的单体马来酸酐以及偶氮类引发剂。偶氮类引发剂首先产生自由基，自由基进攻单体，形成聚合物。由于二苯基乙烯的空间位阻使得聚合物只能形成低聚物。马来酸酐的极低的竞聚率，使得马来酸酐也不能形成自聚大分子。当二苯基乙烯和马来酸酐都接入分子中后，难以形成高聚物的情况下只能和其他自由基发生链终止反应。从而形成了由引发剂提供的烷基链端，马来酸酐和二苯基乙烯形成的低聚物。此时反应体系中含有较多副反应产物和未反应原料。因此使用氢氧化钠溶液将酸酐结构变为羧酸钠，使得具有双羧基结构的成分通过萃取进入水相，其他不含羧基成分留在油相中除去。最后通过减少水相中的水进行重结晶。未反应的马来酸酐因为变成了顺丁烯二酸钠，且分子量较小留在水相中，目标表面活性剂因分子量较大，溶解度较小而析出。
本发明的合成机理如下：
其中R为烷基，烷基中碳原子数n＝1或n＝4。
实施例1：
一种双羧基表面活性剂的制备方法，包括以下具体步骤：将1,1-二苯基乙烯和马来酸酐溶解在有机溶剂甲苯中，取1,1-二苯基乙烯的质量为12g，取马来酸酐的质量3g，加入甲苯配置所得溶液中溶质含量为15wt％。将溶液升温至70℃，3h内分5批总计加入9g偶氮二异庚腈。添加完毕后恒温5h。在溶液加入等体积浓度为10％的氢氧化钠溶液，用梨形瓶分液除去油相。所得水溶液在60-80℃环境下减压蒸馏，当质量减半时，将剩余溶液取出冷却，析出固体即为目标产物。一种双羧基表面活性剂，由下述方法制备得到，所述方法包括以下步骤：
实施例2：
一种双羧基表面活性剂的制备方法，包括以下具体步骤：将1,1-二苯基乙烯和马来酸酐溶解在有机溶剂甲苯中，取1,1-二苯基乙烯的质量为7g，取马来酸酐的质量2g，加入甲苯配置所得溶液中溶质含量为9wt％。将溶液升温至70℃，3h内分3批总计加入4g偶氮二异丁腈。添加完毕后恒温5h。在溶液加入等体积浓度为10wt％的氢氧化钠溶液，用梨形瓶分液除去油相。所得水溶液在60-80℃环境下减压蒸馏，当质量减半时，将剩余溶液取出冷却，析出固体即为目标产物。
将产物作为润湿反转剂使用在云母表面时，将所得表面活性剂配置成0.7％的溶液，把云母浸泡在溶液中24h后取出60℃烘干，测量水滴在云母表面的接触角。测量接触角数据如图1，数据表明，在使用表面活性剂之前云母片与水的接触角小于90°，属于亲水性表面，表面吸附本发明制备的表面活性剂后云母片与水的接触角大于90°，属于亲油表面。
对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所属原理的前提下，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 (3)
1.一种双羧基表面活性剂，其特征在于，其分子结构为：
其中R为烷基，烷基中碳原子数n＝1或n＝4。
2.根据权利要求1所述的一种双羧基表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将1,1-二苯基乙烯和马来酸酐溶解在有机溶剂甲苯中，1,1-二苯基乙烯的质量为马来酸酐质量的3.5-4倍，配置所得溶液中溶质含量为9-15wt％；
步骤二，取100g，步骤一所得溶液升温至70-85℃，3h内分批加入2-3倍马来酸酐质量的引发剂；添加完毕后恒温4～5h；
步骤三，将步骤二所得溶液加入等体积浓度为10％的氢氧化钠溶液，用梨形瓶分液除去油相；
步骤四，将步骤三所得水溶液在60-80℃环境下减压蒸馏，当质量减半时，将剩余溶液取出；
步骤五，将步骤四所得溶液冷却，析出固体即为目标产物。
3.根据权利要求2所述的一种双羧基表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述的引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈。
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