CN111378119A - 带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物、方法及应用 - Google Patents

带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物、方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物、方法及应用，该衍生物的分子结构中带有一条12到18个碳原子的长碳链、两条聚氧乙烯长链和四个磺酸盐基团，通过酰胺键连接在一起，系一种带有支链的非离子/阴离子两性表面活性剂，其结构简式为：
Figure DDA0002424941130000011
本衍生物保留非离子表面活性剂的性能特点，具有亲水亲油性，具备良好的水溶性，可扩展使用领域；本衍生物构成分子内复合表面活性剂，可以发挥非离子/阴离子复合功能，方便解决日化洗涤剂配制过程中的配伍性问题。

Description

带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物、方法及应用
技术领域
本发明涉及表面活性剂合成领域，尤其涉及的是一种带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物、方法及应用。
背景技术
表面活性剂是一类带有油水双亲基团的有机化合物。通常，在表面活性剂的分子结构内含1-2个长碳链烷烃或芳烃基团，赋予表面活性剂的亲油特性；同时，在表面活性剂的分子结构内至少含1个亲水基团赋予其亲水特性，这些亲水基团可以是磺酸基、磷酸基、羟基等等。在油水两相体系中，表面活性剂的亲油、亲水基团分别伸入油相与水相中，消除界面张力并发挥渗透、乳化、润湿、分散等作用，使油水两相互相混合形成稳定的乳液。
表面活性剂被称为工业味精，在国民经济很多领域发挥非常重要的作用。开发具有特殊结构和功效的新型表面活性剂一直是热门的研究开发课题，具有重要的理论和实际生产意义。
通常，环氧乙烷衍生物类两性表面活性剂的分子结构内含有1个长碳链饱和烷基、一条聚氧乙烯长链和一个磺酸盐基团，普遍具有R-(OCH2CH2)nOSO3M的结构简式。例如，最常见的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠(英文缩写AES)，分子中R基为C12-C18长碳链饱和烷基，(OCH2CH2)n中n＝9-20，-SO3M基团中的M＝Na。C12-C18长碳链饱和烷基构成一个亲油基团，-(OCH2CH2)nOSO3Na构成一个亲水基团，-(OCH2CH2)9O-的存在增加了分子的水溶性。AES具有良好的乳化、发泡、去污等作用，被广泛用于配制洗涤产品和纺织助剂。
另一种类似结构的表面活性剂是烷醇酰胺磺基琥珀酸盐。该化合物以烷基单乙醇酰胺为起始原料合成而得，分子结构内含有1个长碳链烷基、一条聚氧乙烯长链和两个磺酸盐基团，其结构简式为R-CONH(OCH2CH2)nOOCCH(SO3M)CH2COOSO3M。最常见的是烷基单乙醇酰胺聚氧乙烯醚磺基琥珀酸二钠，分子中R-CONH基为C12烷基单乙醇酰胺，(OCH2CH2)n中n＝9，-SO3M基团中的M＝Na。C12烷基构成一个亲油基团，-(OCH2CH2)9O-的存在增加了分子的水溶性，-(OCH2CH2)nOOCCH(SO3Na)CH2COOSO3SO3Na构成两个亲水基团，该类化合物同样具有良好的乳化、发泡、去污等作用，被广泛用于配制温和的护肤、洗涤产品。
其中，包含1-2个活性基团的表面活性剂，活性强度不够高，其应用特性存在一定的局限。因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物、方法及应用，该衍生物的分子结构中带有一条12到18个碳原子的长碳链、两条聚氧乙烯长链和四个磺酸盐基团，通过酰胺键连接在一起，是一种带有支链的非离子/阴离子两性表面活性剂。
本发明的技术方案如下：
一种带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物，其中，所述衍生物的分子结构中带有一条12到18个碳原子的长碳链、两条聚氧乙烯长链和四个磺酸盐基团，通过酰胺键连接在一起，其结构简式为：
Figure BDA0002424941110000021
其中R＝C12-C18，n＝3-9，M＝Na或K。
一种如上述所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其中，具体包括以下步骤：
S1：制备1:1型烷基醇酰胺：以1:1.5型烷基醇酰胺为原料，采用刮膜蒸馏器将1:1.5型烷基醇酰胺中的游离二乙醇胺全部蒸出，制得1:1型烷基醇酰胺；
S2：烷氧基加成反应：将1:1型烷基醇酰胺与环氧乙烷加成反应生成烷基醇酰胺双聚氧乙烯醚；
S3：双酯化反应：在S2的基础上加入马来酸酐发生酯化反应生成相应的琥珀酸双酯；
S4：水相磺化反应：在S3的基础上加入亚硫酸钠溶液发生水相磺化反应生成带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物。
所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其中，所述步骤S1中，1:1.5型烷基醇酰胺必须由脂肪酸与二乙醇胺通过直接反应工艺制备得到，产物中不含甘油；其中，所述脂肪酸的碳链必须是饱和的碳原子，分子中不含不饱和键。
所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其中，所述步骤S1中，采用刮膜蒸馏器在≥150℃、≤100Pa条件下将1:1.5型烷基醇酰胺中的过量二乙醇胺全部蒸出，得到1:1型烷基醇酰胺；所述1:1型烷基醇酰胺中，烷基醇酰胺含量超过95％。
所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其中，所述步骤S2中，使用对甲苯磺酸钾作为催化剂，烷基二乙醇酰胺与环氧乙烷的摩尔比控制在1:24到1:36，在烷基二乙醇酰胺每个羟基上加成12EO到18EO环氧乙烷。
所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其中，所述步骤S3中，利用步骤S2中加成反应剩余的对甲苯磺酸钾作为催化剂，烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚与马来酸酐的摩尔比为1:2.1；将烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚分批加入到融化的马来酸酐中；双酯化反应的反应温度为75℃-80℃，反应时间为45-60min。
所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其中，所述亚硫酸钠溶液为将亚硫酸钠与水配成的水溶液，其中，亚硫酸钠溶液中亚硫酸钠的质量比为14％-16％。
所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其中，所述步骤S4中，利用步骤S3反应剩余的催化剂对甲苯磺酸钾，烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚双马来酸单酯与亚硫酸钠的摩尔比为1:2.4到1:2.8；水相磺化反应中，反应温度为80℃-90℃，将烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚双马来酸单酯分批加入到亚硫酸钠水溶液中。
所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其中，还包括以下S5：通过自氧化反应对支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物进行脱色。
所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其中，所述步骤S5中，利用步骤S4中反应剩余的的亚硫酸钠作为漂白剂对支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物进行脱色；当支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的温度在80℃时进行出料，自然降温到室温并储存。
一种如上述所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物作为表面活性剂的应用，该带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物系一种带有支链的非离子或阴离子两性表面活性剂。
本发明的有益效果：本发明通过提供一种带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物、方法及应用，该衍生物的分子结构中带有一条12到18个碳原子的长碳链、两条聚氧乙烯长链和四个磺酸盐基团，通过酰胺键连接在一起，系一种带有支链的非离子/阴离子两性表面活性剂，其结构简式为：
Figure BDA0002424941110000041
本衍生物保留非离子表面活性剂的性能特点，具有亲水亲油性，具备良好的水溶性，可扩展使用领域；本衍生物构成分子内复合表面活性剂，可以发挥非离子/阴离子复合功能，方便解决日化洗涤剂配制过程中的配伍性问题。
附图说明
图1是本发明中带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法的步骤。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本技术方案提供一种带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物，所述衍生物的分子结构中带有一条12到18个碳原子的长碳链、两条聚氧乙烯长链和四个磺酸盐基团(在一个分子中带有4个磺酸盐基团)，通过酰胺键连接在一起，系一种带有支链的非离子/阴离子两性表面活性剂，命名为烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚四磺基琥珀酸单酯四钠盐，其结构简式为：
Figure BDA0002424941110000051
其中R＝C12-C18，n＝3-9，M＝Na或K。
本带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物属于环氧乙烷衍生物或磺基琥珀酸盐，其显著结构特点是：
(1)分子中含有烷基二乙醇胺的结构片段；
(2)利用二乙醇胺的N原子链接另外两个基团，形成支链结构；
(3)在一个分子中形成四磺酸盐，增加阴离子相对强度；
(4)具有双聚氧乙烯醚长链条。
本带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物与现有表面活性剂相比，具有如下优点和技术效果：
(1)分子中含有烷基二乙醇胺的结构片段，保留该类非离子表面活性剂的性能特点；
(2)利用三价的氮原子作为中心原子，氮原子一个化学键通过酰胺键的形式与长链饱和烷基连接，具有亲油性；氮原子另外两个化学键以醚键的形式分别与聚氧乙烯连接，形成支链结构，实现在一个分子中连接两个聚氧乙烯醚。新合成物分子量较大，理论上水溶解性相对较差，不利于配制各种水剂洗涤用品，但本带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物在分子结构上设计双聚氧乙烯醚长链条，可以增加水溶性，扩展使用领域。
(3)在一个分子中形成四磺酸盐，增加阴离子相对强度，理论上可以发挥四倍的功效。
(4)该分子内含有非离子型烷基二乙醇酰胺的结构片段、非离子型聚氧乙烯醚片段、阴离子型磺酸钠片段，构成分子内复合表面活性剂，可以发挥非离子/阴离子复合功能，方便解决日化洗涤剂配制过程中的配伍性问题。
如图1所示，一种制备上述所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的方法，以饱和脂肪酸与二乙醇胺直接反应生成的1:1.5型烷基二乙醇酰胺为起始原料，具体包括以下步骤：
S1：制备1:1型烷基醇酰胺。
在某些具体实施例中，所述步骤S1具体包括以下步骤：以1:1.5型烷基二乙醇酰胺为原料，采用刮膜蒸馏器将1:1.5型烷基二乙醇酰胺中的游离二乙醇胺全部蒸出，制得1:1型烷基二乙醇酰胺。
其中，所述1:1.5型烷基二乙醇酰胺为原料，必须由脂肪酸与二乙醇胺通过直接反应工艺制备得到，产物中不含甘油；其中，所述脂肪酸的碳链必须是饱和的碳原子，分子中不含不饱和键。
在某些具体实施例中，所述1:1型烷基二乙醇酰胺中，烷基二乙醇酰胺含量超过95％。
在某些具体实施例中，采用刮膜蒸馏器在≥150℃、≤100Pa条件下将1:1.5型烷基二乙醇酰胺中的过量二乙醇胺全部蒸出，得到1:1型烷基二乙醇酰胺，产物中烷基二乙醇酰胺含量超过95％，基本不含游离酸、过量二乙醇胺和副产物烷基醇胺酯。
S2：烷氧基加成反应。
在某些具体实施例中，所述步骤S2具体包括以下步骤：1:1型烷基二乙醇酰胺与环氧乙烷加成反应生成烷基醇酰胺双聚氧乙烯醚。
在某些具体实施例中，所述环氧乙烷的加入量为24-36摩尔。
在某些具体实施例中，所述步骤S2中使用对甲苯磺酸钾作为催化剂，烷基二乙醇酰胺与环氧乙烷的摩尔比控制在1:24到1:36，相当于烷基二乙醇酰胺每个羟基上加成12EO到18EO环氧乙烷。
本实施例中，以1:1型烷基二乙醇酰胺为起始原料，使用对甲苯磺酸钾作为催化剂，按照1:24到1:36的摩尔比与环氧乙烷进行加成反应，制备得到烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚。每一条聚氧乙烯醚链的环氧乙烷单元数为12-18。
主反应式：
Figure BDA0002424941110000071
主要副反应：
Figure BDA0002424941110000072
S3：双酯化反应。
在某些具体实施例中，所述S3具体包括以下步骤：在S2的基础上加入马来酸酐发生酯化反应生成相应的琥珀酸双酯。
在某些具体实施例中，所述马来酸酐的加入量为起始脂肪酸(即制备1:1.5型烷基二乙醇酰胺时所加入的脂肪酸)的2倍摩尔量。
在某些具体实施例中，所述步骤S3中，利用步骤S2中加成反应剩余的对甲苯磺酸钾作为催化剂，烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚与马来酸酐的摩尔比为1:2.1。特别地，控制加料顺序：将烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚分批加入到融化的马来酸酐中，通过局部摩尔比的差异避免产生马来酸双酯。
在某些具体实施例中，所述步骤S3中，双酯化反应的反应温度为75℃-80℃，反应时间为45-60min。
其中，所述步骤S3中，以步骤S2中制备的烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚为原料，不添加额外的催化剂(利用步骤S2反应剩余的催化剂对甲苯磺酸钾)，与马来酸酐反应，得到烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚双马来酸单酯。通过控制加料操作顺序避免马来酸局部过量产生马来酸双酯。
主反应式：
Figure BDA0002424941110000081
主要副反应：
Figure BDA0002424941110000082
S4：水相磺化反应。
在某些具体实施例中，所述步骤S4具体包括以下步骤：在S3的基础上加入亚硫酸钠溶液发生水相磺化反应生成目标产物(即带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物)。
其中，所述步骤S4中，沿用步骤S3反应带入的催化剂(利用步骤S3反应剩余的催化剂对甲苯磺酸钾)，烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚双马来酸单酯与亚硫酸钠的摩尔比为1:2.4到1:2.8；反应温度80℃-90℃，投料顺序为将烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚双马来酸单酯分若干批加入到亚硫酸钠水溶液中。
在某些具体实施例中，所述亚硫酸钠的加入量为起始脂肪酸(即制备1:1.5型烷基二乙醇酰胺时所加入的脂肪酸)的4倍摩尔量。
在某些具体实施例中，所述亚硫酸钠溶液为将亚硫酸钠与水配成的水溶液，其中，亚硫酸钠溶液中亚硫酸钠的质量比为14％-16％。
其中，所述步骤S4中，将步骤S3中制备的烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚双马来酸单酯为原料，与亚硫酸钠在水相中进行温和的磺化反应，得到最终产物烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚四磺基琥珀酸单酯四钠盐。
反应式：
Figure BDA0002424941110000091
其中R＝C12-C18，n＝10-15。
S5：通过自氧化反应对目标产物进行脱色。
其中，所述步骤S5中，不加入其他漂白剂，利用步骤S4反应过量10％的亚硫酸钠作为漂白剂，当目标产物温度在80℃时进行出料，自然降温到室温并储存4-6天。
其中，在所述步骤S5中实现自漂白：由于反应原材料含有胺类化合物，在较高温度的酰胺化反应条件下产物颜色变深，在最终产物生成后，需要使用漂白剂进行漂白操作；漂白剂为利用步骤S4反应过量10％的亚硫酸钠作为漂白剂，不加其他漂白剂。
本制备方法具备以下工艺控制条件与技术特点：
(1)真正1:1型高含量烷基二乙醇酰胺的制备：
a.本方法的起始原材料(1:1.5型烷基二乙醇酰胺)必须采用脂肪酸与二乙醇胺直接反应工艺制得，避免残留脂肪酸甲酯或甘油，因脂肪酸甲酯或甘油的存在很容易在后续多步反应中形成不可预知的副产物，不但消耗原材料、影响摩尔配比，而且直接影响最终产物的质量。
b.烷基二乙醇酰胺的碳链必须是饱和的碳原子。当存在不饱和键时，烷氧基加成反应过程将消耗额外的环氧乙烷，并且生成非目标产物，直接影响最终产物的有效物含量。
c.用刮膜蒸馏器在≥150℃、≤100Pa条件下将1:1.5型烷基二乙醇酰胺原料中过量二乙醇胺全部蒸出，得到1:1型烷基二乙醇酰胺。产物中烷基二乙醇酰胺含量超过95％。基本不含游离酸、过量二乙醇胺和副产物烷基醇胺酯，因任何残留的二乙醇胺或脂肪酸都在烷氧基加成反应过程中消耗额外的环氧乙烷，并且生成非目标产物，直接影响最终产物的有效物含量。
(2)烷氧基加成反应：
烷基二乙醇酰胺与环氧乙烷的摩尔比控制在1:24到1:36，相当于烷基二乙醇酰胺每个羟基上加成12EO到18EO环氧乙烷。该加成比例可以明显改善最终产物的水溶性。使用对甲苯磺酸钾为催化剂，属于有机碱，反应后残留催化剂不会影响产品质量。烷氧基加成反应中，控制反应温度不超过55℃。
(3)双酯化反应：利用上述酰胺化反应剩余的对甲苯磺酸钾为催化剂，不再添加其他催化剂。烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚与马来酸酐的摩尔比为1:2.1，反应温度75℃-80℃，反应时间45min，得到烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚双马来酸单酯。由于控制加料顺序为将烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚分批加入到融化的马来酸酐中，利用局部摩尔比差异避免产生马来酸双酯。
(4)水相磺化反应：以双酯化反应后剩余的对甲苯磺酸钾为催化剂，烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚双马来酸单酯与亚硫酸钠的摩尔比为1:2.4，亚硫酸钠预先用水配成16％质量比的水溶液。反应温度80℃-90℃，反应时间1.5h。在水相中进行温和的磺化反应，得到最终产物烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚双磺基琥珀酸单酯二钠盐。
(5)产物自漂白：使用水相磺化反应后过量10％的亚硫酸钠作为漂白剂，在目标产物温度在80℃时进行出料，将产物和漂白剂泵送进入储罐，自然降温到室温并储存4-6天时间，在此期间残留亚硫酸钠逐步分解并将产物漂白。取样检验达到产品质量标准后得到成品，否则适当延长储存时间。
根据上述所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物及其制备方法，现列举以下实施例加以说明：
实施例1
用C12-C14饱和脂肪酸与二乙醇胺直接反应得到的1:1.5型烷基二乙醇酰胺作为原料，使用刮膜蒸馏装置，控制155℃、90Pa进行蒸馏，直到将过量二乙醇胺全部蒸出为止。得到1:1型的烷醇酰胺产物，不含游离酸和过量二乙醇胺。
取上一步制备的1:1型烷醇酰胺：1摩尔和对甲苯磺酸钾：0.03摩尔，放入压力反应器。抽真空到-0.095MPa，通入氮气至常压，如此重复三次。在常温下通入环氧乙烷气体，搅拌反应。用外部冷却水控制反应温度不超过55℃。直到环氧乙烷消耗量达到24摩尔。结束反应，得到C12-C14烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚-12。
在另一个反应器中加入马来酸酐2.1摩尔，夹套加热升温到65℃，搅拌，让马来酸酐融化为液态。抽真空到-0.095MPa，搅拌脱水30min。然后将上一步制备得到的1摩尔烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚-12(连同上一步反应剩余的催化剂对甲苯磺酸钾)加入到融化的马来酸酐中，先加0.3摩尔，隔10min后再加0.3摩尔，再隔10min加入剩余的0.4摩尔，加完后继续搅拌反应45min。期间控制反应温度不超过80℃。结束反应，得到C12-C14烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚双马来酸单酯。
取亚硫酸钠2.4摩尔，加入纯水，配成14％质量比的水溶液。加热升温到63℃。加入上一步反应制备的C12-C14烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚双马来酸单酯，以体系中剩余的对甲苯磺酸钾为催化剂，反应时间2h。反应过程自然升温，控制反应温度不超过90℃。结束反应，得到最终产物C12-C14烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚四磺基琥珀酸单酯二钠盐水溶液。
在最终产物温度为80℃出料到储存器，让其自然降温到室温，储存4-6天时间。在此期间残留亚硫酸钠逐步分解并将产物漂白。取样检验达到产品质量标准后得到成品。
产物检测数据：采用元素分析仪、表面张力仪等分析仪器检测最终产物。产物外观为淡黄色低黏度液体，含固量32.6％，色度(铂-钴)≤150号，pH值(25℃10％水溶液)6.4，含硫百分比为7.22％；HLB值12.3；表面张力15×10-4Nmol，钙皂分散力27.5LSDP(％)。
实施例2
用C16-C18饱和脂肪酸与二乙醇胺直接反应得到的1:1.5型烷基二乙醇酰胺作为原料，使用刮膜蒸馏装置，控制150℃、80Pa进行蒸馏，直到将过量二乙醇胺全部蒸出为止。得到1:1型的烷醇酰胺产物，不含游离酸和过量二乙醇胺。
取上一步制备的1:1型烷醇酰胺：1摩尔和对甲苯磺酸钾：0.03摩尔，放入压力反应器。抽真空到-0.095MPa，通入氮气至常压，如此重复三次。在常温下通入环氧乙烷气体，搅拌反应。用外部冷却水控制反应温度不超过55℃。直到环氧乙烷消耗量达到36摩尔。结束反应，得到C16-C18烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚-18。
在另一个反应器中加入马来酸酐：2.1摩尔，夹套加热升温到65℃，搅拌，让马来酸酐融化为液态。抽真空到-0.095MPa，搅拌脱水30min。然后将上一步制备得到的1摩尔烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚-12(连同上一步反应剩余的催化剂对甲苯磺酸钾)加入到融化的马来酸酐中，先加0.3摩尔，隔10min后再加0.3摩尔，再隔10min加入剩余的0.4摩尔，加完后继续搅拌反应45min。期间控制反应温度不超过80℃。结束反应，得到C16-C18烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚双马来酸单酯。
取亚硫酸钠2.5摩尔，加入纯水，配成16％质量比的水溶液。加热升温到65℃。加入上一步反应制备的C16-C18烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚双马来酸单酯，以体系中剩余的对甲苯磺酸钾为催化剂，反应时间2.5h。反应过程自然升温，控制反应温度不超过90℃。结束反应，得到最终产物C16-C18烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚四磺基琥珀酸单酯二钠盐水溶液。
在终产物为80℃出料到储存器，让其自然降温到室温，储存4-6天时间。在此期间残留亚硫酸钠逐步分解并将产物漂白。取样检验达到产品质量标准后得到成品。
产物检测数据：采用元素分析仪、表面张力仪等分析仪器检测最终产物。产物外观为淡黄色低黏度液体，含固量33.8％，色度(铂-钴)≤150号，pH值(25℃10％水溶液)6.9，含硫百分比为6.95％；HLB值11.2；表面张力张13×10-4Nmol，钙皂分散力30.3LSDP(％)。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物，其特征在于，所述衍生物的分子结构中带有一条12到18个碳原子的长碳链、两条聚氧乙烯长链和四个磺酸基团，通过酰胺键连接在一起，其结构简式为：
Figure FDA0002424941100000011
其中R＝C12-C18，n＝3-9，M＝Na或K。
2.一种如权利要求1所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1：制备1:1型烷基醇酰胺：以1:1.5型烷基醇酰胺为原料，采用刮膜蒸馏器将1:1.5型烷基醇酰胺中的游离二乙醇胺全部蒸出，制得1:1型烷基醇酰胺；
S2：烷氧基加成反应：将1:1型烷基醇酰胺与环氧乙烷加成反应生成烷基醇酰胺双聚氧乙烯醚；
S3：双酯化反应：在S2的基础上加入马来酸酐发生酯化反应生成相应的琥珀酸双酯；
S4：水相磺化反应：在S3的基础上加入亚硫酸钠溶液发生水相磺化反应生成带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物。
3.根据权利要求2所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，1:1.5型烷基醇酰胺必须由脂肪酸与二乙醇胺通过直接反应工艺制备得到，产物中不含甘油；其中，所述脂肪酸的碳链必须是饱和的碳原子，分子中不含不饱和键。
4.根据权利要求2或3任一所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，采用刮膜蒸馏器在≥150℃、≤100Pa条件下将1:1.5型烷基醇酰胺中的过量二乙醇胺全部蒸出，得到1:1型烷基醇酰胺；所述1:1型烷基醇酰胺中，烷基醇酰胺含量超过95％。
5.根据权利要求2所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，使用对甲苯磺酸钾作为催化剂，烷基二乙醇酰胺与环氧乙烷的摩尔比控制在1:24到1:36，在烷基二乙醇酰胺每个羟基上加成12EO到18EO环氧乙烷。
6.根据权利要求2所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，利用步骤S2中加成反应剩余的对甲苯磺酸钾作为催化剂，烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚与马来酸酐的摩尔比为1:2.1；将烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚分批加入到融化的马来酸酐中；双酯化反应的反应温度为75℃-80℃，反应时间为45-60min。
7.根据权利要求2所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其特征在于，所述亚硫酸钠溶液为将亚硫酸钠与水配成的水溶液，其中，亚硫酸钠溶液中亚硫酸钠的质量比为14％-16％。
8.根据权利要求2或7任一所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，利用步骤S3反应剩余的催化剂对甲苯磺酸钾，烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚双马来酸单酯与亚硫酸钠的摩尔比为1:2.4到1:2.8；水相磺化反应中，反应温度为80℃-90℃，将烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚双马来酸单酯分批加入到亚硫酸钠水溶液中。
9.根据权利要求2所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其特征在于，还包括以下S5：通过自氧化反应对支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物进行脱色。
10.一种如权利要求1所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物作为表面活性剂的应用，该带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物系一种带有支链的非离子或阴离子两性表面活性剂。
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