CN116514690A - 一种磺酸盐双子表面活性剂及其合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磺酸盐双子表面活性剂及其合成方法，属于表面活性剂技术领域。磺酸盐双子表面活性剂的合成方法包括：（1）烷基醇胺与顺酐经酰胺化酯化反应得到中间体；（2）向中间体中加入脂肪醇和固体酸催化剂，双酯化反应得到双子马来酸双酯；（3）向双子马来酸双酯中加入磺化剂进行磺化，得到磺酸盐双子表面活性剂。本发明磺酸盐双子表面活性剂，在连接基团两端分别连接酰胺基和酯基，形成不对称的阴离子双子表面活性剂，具有酰胺基和酯基的双重作用，即具有良好的起泡、稳泡、乳化性能，又具有优异的润湿渗透性，在盐水中的起泡性能更加优异，高耐盐性好。
Description
技术领域
本发明涉及表面活性剂技术领域，具体涉及一种磺酸盐双子表面活性剂及其合成方法。
背景技术
琥珀酸酯磺酸盐是一类性能优良的阴离子表面活性剂，具有表面活性好、起泡好、稳泡性高、乳化力强等优点,尤其对皮肤和眼睛的刺激性小、毒性低。但传统琥珀酸酯磺酸盐表面张力通常≥28mN/m，且不耐盐，在高矿化水中容易析出，盐水中不起泡，或起泡后无法稳泡。
磺酸盐阴离子型Gemini表面活性剂已被广泛报道，其表面张力可低于28mN/m，具有较低的表面张力。磺酸盐阴离子型Gemini表面活性剂的连接基通常以多元醇或多元胺作为原料，形成“双酯基”或“双酰胺”结构。
如喻红梅等（《疏水链支化度对系列琥珀酸酯磺酸盐性能的影响》）合成了一系列“双酯基”Gemini表面活性剂，虽然该表面活性剂的表面张力低于28mN/m，可在海水和高盐矿化水溶解不析出，但不起泡且无法稳泡，无法在海水或高矿物质水中广泛应用，同时相比琥珀酸酯磺酸盐，“双酯基”Gemini表面活性剂的润湿渗透性有明显下降。《阴非离子型Gemini表面活性剂合成及性能研究》栾和鑫公开以多元醇与顺酐单酯化，再与脂肪醇聚醚双酯化，最后磺化合成了一系列磺酸盐阴非离子型Gemini表面活性剂，得到的Gemini表面活性剂为“双酯基”Gemini表面活性剂，由于该Gemini表面活性剂中加入了非离子基团，得到的表面活性剂具有耐盐、耐硬水的能力，但非离子基团进一步降低其润湿渗透性。
又如陈红等（《A New Anionic Oxalamide Lauryl Succinate Sodium SulfonateGemini Surfactant_ Microwave-Assisted Synthesis and Surface Activities》），以顺酐为原料，以乙二胺为连接基单酯化，再与月桂醇双酯化，最后磺化合成了Gemini表面活性剂。然而其在纯水中起泡能力亦较弱，仅作为一种有效的乳化剂和泡沫稳定剂，同时该合成工艺中的中间体始终为不溶性固体，合成反应困难。《阴离子磺酸盐双子表面活性剂的合成研究》，徐群，化学世界，第3期和公开号CN101480590A公开的磺酸盐双子表面活性剂及其制备方法，该磺酸盐双子表面活性剂通过顺酐与多元胺进行单酯化、再通过亚硫酸氢钠磺化分离提纯、最后与脂肪醇反应进行双酯化的路线合成，该技术方案中的中间体溶解性有所增加，但合成工艺复杂，能耗成本高。“双酰胺” Gemini表面活性剂及其中间体普遍存在溶解性较差的问题，在海水和高盐矿化水中微溶，纯水中起泡性差，仅能作为一种的乳化剂和泡沫稳定剂。
公开号CN107501134A 公开了不对称苯磺酸钠盐Gemini表面活性剂及其制备方法，主要以对氨基苯酚为连接基合成了一种环保型苯磺酸钠盐Gemini表面活性剂，该Gemini表面活性剂虽然为酰胺基和酯基的双子表面活性剂，但原料对氨基苯酚兼具苯酚和苯胺的双重毒性，中间体具有显著而强烈的生物活性，中间体的生产过程对操作人员和周边环境存在极大的风险。
综上所述，现有技术中的磺酸盐阴离子型Gemini表面活性剂主要为“双酯基”双子表面活性剂或“双酰胺”双子表面活性剂，无法同时满足溶解性优异和在海水或高盐介质中的起泡性好、起泡稳定，且润湿渗透性较低。因此急需一种高耐盐性、在纯水和盐水中起泡和稳泡效果好、润湿渗透性好的磺酸盐双子表面活性剂。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种磺酸盐双子表面活性剂，具有高耐盐性，在纯水和盐水中起泡和稳泡效果好，润湿渗透性好。
为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种磺酸盐双子表面活性剂，所述磺酸盐双子表面活性剂的结构式如下所示：
；所述R1为C6-C16的烷基，R2为C2-C12的烷基；所述Z+为Na+、K+、NH4 +中的任意一种。
进一步的，所述R1为C6-C12的烷基，R2为C2-C4的烷基。
本发明还公开了磺酸盐双子表面活性剂的合成方法，包括以下步骤：
（1）将原料烷基醇胺与顺酐在催化剂无水醋酸钠和溶剂的存在的情况下经酰胺化酯化反应得到中间体；
（2）向中间体中加入脂肪醇和固体酸催化剂，在120℃-180℃的温度下双酯化反应得到双子马来酸双酯；
（3）在水存在的条件下向双子马来酸双酯中加入磺化剂，在100℃-110℃的温度下进行磺化，得到磺酸盐双子表面活性剂。
进一步的，步骤（1）中烷基醇胺与顺酐的摩尔比为1:2.0-2.5。
优选的，步骤（1）中烷基醇胺与顺酐的摩尔比为1:2.0-2.1。
所述烷基醇胺为乙醇胺、丙醇胺、丁醇胺中的任意一种。
所述顺酐为顺丁烯二酸酐。
步骤（1）中所述的溶剂的为环己烷、正庚烷、甲苯或二甲苯，优选为甲苯。
进一步的，步骤（1）中所述催化剂无水醋酸钠的添加量为烷基醇胺与顺酐总质量的0.5%-1%。
优选的，步骤（1）中所述催化剂无水醋酸钠的添加量为烷基醇胺与顺酐总质量的0.7%。
进一步的，步骤（2）中所述脂肪醇的添加量以顺酐计，摩尔比为顺酐:脂肪醇=1:1.05-1.5。
优选的，步骤（2）中所述脂肪醇的添加量以顺酐计，摩尔比为顺酐:脂肪醇=1:1.1。
进一步的，步骤（2）所述固体酸催化剂为HND-26，且所述固体酸催化剂的加入量为顺酐质量的0.5%-3%。
优选的，步骤（2）所述固体酸催化剂为HND-26，且所述固体酸催化剂的加入量为顺酐质量的2%。
进一步的，步骤（3）的磺化中加入了助催化剂，所述助催化剂为乙醇和二甲基亚砜的混合物，且所述助催化剂的加入量为双子马来酸双酯质量的0.3%-0.6%。
优选的，所述助催化剂的加入量为双子马来酸双酯重量的0.5%。
进一步的，所述助催化剂中乙醇和二甲基亚砜的质量比为1:1。
进一步的，所述磺化剂为亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、亚硫酸氢铵中的任意一种，磺化剂的加入量以顺酐计，摩尔比为顺酐: 磺化剂=1:（1-1.1）。
本发明磺酸盐双子表面活性剂及其合成方法，其有益效果在于：
（1）本发明磺酸盐双子表面活性剂，在连接基团两端分别连接酰胺基和酯基，形成不对称的阴离子双子表面活性剂，具有酰胺基和酯基的双重作用，既具有良好的起泡、稳泡性能，又具有优异的润湿渗透性；在盐水中的起泡性能更加优异，高耐盐性好。
（2）本发明磺酸盐双子表面活性剂的合成方法中，双酯化反应为均相反应，反应更加容易，原料简单易得工艺简单。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种磺酸盐双子表面活性剂，所述磺酸盐双子表面活性剂的结构式如下所示：
；所述R1为C6-C16的烷基，R2为C2-C12的烷基；所述Z+为Na+、K+、NH4 +中的任意一种。
本发明中，磺酸盐双子表面活性剂的结构式中Z+为Na+、K+、NH4 +中的任意一种或几种。Z+为Na+、K+、NH4 +主要是以磺化剂来决定的，本发明的磺化剂为亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、亚硫酸氢铵中的任意一种，磺化剂的加入量以顺酐计，摩尔比为顺酐: 磺化剂=1:（1-1.1）。由于Z+均为一价离子，而起表面活性作用的基团主要为双子酰胺基-酯基，因此双子表面活性剂结构中的Na+、K+、NH4 +对双子表面活性剂的影响不大，甚至可以忽略不计，因此在实施例中均以“双子表面活性剂”代替即可，不区分双子表面活性剂中的Na+、K+、NH4 +。
更加优选的，所述R1为C6-C16的烷基，R2为C2-C12的烷基。
一种磺酸盐双子表面活性剂的合成方法，包括以下步骤：
（1）反应釜利用真空氮气置换，加入原料烷基醇胺、顺酐和溶剂于反应釜内，控制温度在15℃-30℃，加入在催化剂无水醋酸钠，升温至60℃-100℃进行酰胺化酯化反应，得到中间体；
（2）向反应釜中加入脂肪醇和固体酸催化剂，与反应釜中的中间体在120℃-180℃的温度下双酯化反应，反应完成后蒸馏回收溶剂，得到双子马来酸双酯；
（3）双子马来酸双酯加入至另一反应釜中，加入水并调整溶液的pH值至7-7.5，加入磺化剂和助催化剂，升温至100℃-110℃进行磺化反应，得到磺酸盐双子表面活性剂。
实施例1
一种磺酸盐双子表面活性剂的合成方法，包括以下步骤：
（1）反应釜利用真空氮气置换2次，加入顺酐49.5kg和溶剂甲苯30kg于反应釜内，缓慢添加乙醇胺15.25kg，添加完后再加入催化剂无水醋酸钠0.5kg，加料温度控制在30℃；加料完成后升温至80℃保持反应2h，进行酰胺化酯化反应，得到中间体；
（2）向反应釜中加入正辛醇72kg和固体酸催化剂HND-26 1kg，与反应釜中的中间体在140℃的温度下回流反应5h进行双酯化反应，测酸值合格即反应完成，反应完成后通过常压-减压蒸馏回收溶剂甲苯，反应釜中物质降温至室温冷却，得到微黄色透明液体乙醇胺双马来酸正辛醇双酯124kg；
（3）将步骤（2）得到的乙醇胺双马来酸正辛醇双酯124kg加入水60kg并利用NaOH溶液调整溶液的pH值至7，加入55.2kg磺化剂亚硫酸氢钠和0.62kg的助催化剂，升温至104℃进行磺化反应6h，反应完成后加水配置为50%固含水溶液，即为本发明磺酸盐双子表面活性剂；
本实施例中助催化剂为乙醇和二甲基亚砜按照质量比为1:1复配得到。
实施例2
一种磺酸盐双子表面活性剂的合成方法，包括以下步骤：
（1）反应釜利用真空氮气置换2次，加入顺酐49.5kg和溶剂甲苯30kg于反应釜内，缓慢添加乙醇胺15.25kg，添加完后再加入催化剂无水醋酸钠0.5kg，加料温度控制在30℃；加料完成后升温至80℃保持反应2h，进行酰胺化酯化反应，得到中间体；
（2）向反应釜中加入月桂醇 102.5kg和固体酸催化剂HND-26 1kg，与反应釜中的中间体在145℃的温度下回流反应5h进行双酯化反应，测酸值合格即反应完成，反应完成后通过常压-减压蒸馏回收溶剂甲苯，反应釜中物质降温至室温冷却，得到微黄色透明液体乙醇胺双马来酸月桂醇双酯153kg；
（3）将步骤（2）得到的乙醇胺双马来酸月桂醇双酯153kg加入水60kg并利用NaOH溶液调整溶液的pH值至7，加入55.2kg磺化剂亚硫酸氢钠和0.62kg的助催化剂，升温至104℃进行磺化反应6h，反应完成后加水配置为50%固含水溶液，即为本发明磺酸盐双子表面活性剂；
本实施例中助催化剂为乙醇和二甲基亚砜按照质量比为1:1复配得到。
实施例3
一种磺酸盐双子表面活性剂的合成方法，包括以下步骤：
（1）反应釜利用真空氮气置换2次，加入顺酐49.5kg和溶剂甲苯30kg于反应釜内，缓慢添加乙醇胺15.25kg，添加完后再加入催化剂无水醋酸钠0.5kg，加料温度控制在30℃；加料完成后升温至80℃保持反应2h，进行酰胺化酯化反应，得到中间体；
（2）向反应釜中加入2-丙基庚醇87.7kg和固体酸催化剂HND-26 1kg，与反应釜中的中间体在145℃的温度下回流反应5h进行双酯化反应，测酸值合格即反应完成，反应完成后通过常压-减压蒸馏回收溶剂甲苯，反应釜中物质降温至室温冷却，得到微黄色透明液体乙醇胺双马来酸2-丙基庚醇双酯142.0 kg；
（3）将步骤（2）得到的乙醇胺双马来酸2-丙基庚醇双酯142.0 kg加入水60kg并利用NaOH溶液调整溶液的pH值至7，加入55.2kg磺化剂亚硫酸氢钠和0.62kg的助催化剂，升温至104℃进行磺化反应6h，反应完成后加水配置为50%固含水溶液，即为本发明磺酸盐双子表面活性剂；
本实施例中助催化剂为乙醇和二甲基亚砜按照质量比为1:1复配得到。
实施例4
一种磺酸盐双子表面活性剂的合成方法，包括以下步骤：
（1）反应釜利用真空氮气置换2次，加入顺酐49.5kg和溶剂甲苯30kg于反应釜内，缓慢添加丙醇胺18.8kg，添加完后再加入催化剂无水醋酸钠0.5kg，加料温度控制在30℃；加料完成后升温至80℃保持反应2h，进行酰胺化酯化反应，得到中间体；
（2）向反应釜中加入正己醇 56kg和固体酸催化剂HND-26 1kg，与反应釜中的中间体在140℃的温度下回流反应5h进行双酯化反应，测酸值合格即反应完成，反应完成后通过常压-减压蒸馏回收溶剂甲苯，反应釜中物质降温至室温冷却，得到微黄色透明液体丙醇胺双马来酸正己醇双酯110.3kg；
（3）将步骤（2）得到的丙醇胺双马来酸正己醇双酯110.3kg加入水60kg并利用NaOH溶液调整溶液的pH值至7，加入55.2kg磺化剂亚硫酸氢钠和0.62kg的助催化剂，升温至104℃进行磺化反应5.5h，反应完成后加水配置为50%固含水溶液，即为本发明磺酸盐双子表面活性剂；
本实施例中助催化剂为乙醇和二甲基亚砜按照质量比为1:1复配得到。
实施例5
一种磺酸盐双子表面活性剂的合成方法，包括以下步骤：
（1）反应釜利用真空氮气置换2次，加入顺酐49.5kg和溶剂二甲苯30kg于反应釜内，缓慢添加丁醇胺21kg，添加完后再加入催化剂无水醋酸钠0.5kg，加料温度控制在30℃；加料完成后升温至80℃保持反应2h，进行酰胺化酯化反应，得到中间体；
（2）向反应釜中加入异辛醇 72kg和固体酸催化剂HND-26 1kg，与反应釜中的中间体在160℃的温度下回流反应5h进行双酯化反应，测酸值合格即反应完成，反应完成后通过常压-减压蒸馏回收溶剂二甲苯，反应釜中物质降温至室温冷却，得到微黄色透明液体丁醇胺双马来酸正己醇双酯128.3kg；
（3）将步骤（2）得到的丁醇胺双马来酸异辛醇双酯128.3kg加入水60kg并利用NaOH溶液调整溶液的pH值至7，加入55.2kg磺化剂硫酸氢钠和0.62kg的助催化剂，升温至104℃进行磺化反应6h，反应完成后加水配置为50%固含水溶液，即为本发明磺酸盐双子表面活性剂；
本实施例中助催化剂为乙醇和二甲基亚砜按照质量比为1:1复配得到。
对比例1
双酯Gemini表面活性剂制备方法包括以下步骤：
（1）反应釜内真空氮气置换2次，加入顺酐49.5kg、环己烷30kg、乙二醇15.5kg和醋酸钠0.5kg，升温至70℃保温3小时，得到中间体；
（2）向含有中间体的反应釜中加入正辛醇 72kg和固体酸催化剂HND-26 1kg，升温至120℃回流反应5小时，测酸值合格，常压减压蒸馏回收环己烷；收无色透明液体乙二醇双马来酸正辛醇双酯 124kg；
（3）将步骤（2）得到的无色透明液体124kg加入水60kg，并利用NaOH溶液调整溶液的pH值至7，加入亚硫酸氢钠55.2kg和助催化剂0.62kg，升温至104℃保温反应5.5小时，反应完成后加水配置为50%固含水溶液，得到双酯Gemini表面活性剂。
对比例2
双酯Gemini表面活性剂制备方法包括以下步骤：
（1）反应釜内真空氮气置换2次，加入顺酐49.5kg、环己烷30kg、乙二醇15.5kg和醋酸钠0.5kg，升温至70℃保温3小时，得到中间体；
（2）向含有中间体的反应釜中加入月桂醇 102.5kg和固体酸催化剂HND-26 1kg，升温至120℃回流反应5小时，测酸值合格，常压减压蒸馏回收环己烷；收无色透明液体乙二醇双马来酸月桂醇双酯 154.9kg；
（3）将步骤（2）得到的无色透明液体154.9kg加入水60kg，并利用NaOH溶液调整溶液的pH值至7，加入亚硫酸氢钠55.2kg和助催化剂0.62kg，升温至104℃保温反应5.5小时，反应完成后加水和乙醇配置为50%固含水溶液，得到双酯Gemini表面活性剂。
对比例3
双酰胺Gemini表面活性剂制备方法包括以下步骤：
（1）反应釜内真空氮气置换2次，加入顺酐49.5kg、丙酮60kg搅拌至大部分溶解，在温度10℃的条件下缓慢滴加乙二胺15kg，滴加完毕后升温至60℃保温2小时，降温至30℃过滤，固体用冰丙酮漂洗，干燥后收60.3kg，得到米黄色固体中间体，收率94.4%；
（2）另采用第二反应釜，第二反应釜内真空氮气置换2次，将中间体60.3kg、正辛醇67.5 kg、二甲苯10kg、亚磷酸0.1kg（护色剂）和固体酸催化剂HND-26 1kg加入第二反应釜中，升温至180℃回流反应12小时，至二甲苯清亮无水生成，常压减压蒸馏回收二甲苯，收黄色固体119.3kg；
（3）向步骤（2）得到的收黄色固体119.3 kg中，加入水60kg，亚硫酸氢钠54kg和助催化剂0.6kg，升温至104℃保温反应10小时，反应完成后加水和乙醇配置为30%固含水溶液，得到双酰胺Gemini表面活性剂。
对比例4
双酰胺Gemini表面活性剂制备方法包括以下步骤：
（1）反应釜内真空氮气置换2次，加入顺酐49.5kg、丙酮60kg搅拌至大部分溶解，在温度10℃的条件下缓慢滴加乙二胺15g，滴加完毕后升温至60℃保温2小时，降温至30℃过滤，固体用冰丙酮漂洗，干燥后收61kg，得到米黄色固体中间体；
（2）另采用第二反应釜，第二反应釜内真空氮气置换2次，将中间体61kg、月桂醇96.8kg、二甲苯10kg、亚磷酸0.1kg（护色剂）和固体酸催化剂HND-26 1kg加入第二反应釜中，升温至180℃回流反应12小时，至二甲苯清亮无水生成，常压减压蒸馏回收二甲苯，收黄色固体143kg；
（3）向步骤（2）得到的收黄色固体143kg中，加入水60kg，加入亚硫酸氢钠51.5kg和助催化剂0.62kg，升温至104℃保温反应10小时，反应完成后加水和乙醇配置为30%固含水溶液，得到双酰胺Gemini表面活性剂。
对比例5
双酯基Gemini表面活性剂制备方法包括以下步骤：
反应釜内真空氮气置换2次，加入顺酐49.5kg、二甲苯30kg、乙二醇15.5kg和醋酸钠0.5kg，升温至70℃保温3小时，得到中间体；
（2）向含有中间体的反应釜中加入AEO2 142.2kg、亚磷酸0.1kg（护色剂）和固体酸催化剂HND-26 1kg，升温至160℃回流反应5小时，测酸值合格，常压减压蒸馏回收二甲苯；收无色透明液体乙二醇双马来酸脂肪醇聚醚2双酯 194.9kg；
（3）将步骤（2）得到的无色透明液体154.9kg加入水60kg，并利用NaOH溶液调整溶液的pH值至7，加入亚硫酸氢钠55.2kg和助催化剂0.62kg，升温至104℃保温反应5.5小时，反应完成后加水和乙醇配置为50%固含水溶液，得到双酯Gemini表面活性剂。
（一）中间体的溶解性检测
将实施例1-5、对比例1-5中步骤（1）中得到的中间体，在不同温度（25℃、105℃、140℃）、不同溶剂中进行溶解性检测，得到的数据如表1-表3所示：
表1 中间体在25℃、不同溶剂中的溶解性
表2 中间体在105℃、不同溶剂中的溶解性
表3 中间体在140℃、不同溶剂中的溶解性
从表1、表2和表3可以看出，对比例1、2、5的中间体（乙撑双马来酸双酯），由于中间体中含有双酯结构，溶解性更好，因此在常温及高温下均可与大多溶剂互溶。而对比例3、4的中间体（乙撑双马来酸酰胺）中含有的为双酰胺结构，溶解度极差，不溶于大部分溶剂。本发明实施例1-3的中间体（乙撑双马来酸单酯单酰胺）、实施例4的中间体（丙撑双马来酸单酯单酰胺）、实施例5的中间体（丁撑双马来酸单酯单酰胺）均因酯基的引入形成了单酯单酰胺结构，相比于对比例3和对比例4，本发明实施例1-5得到的中间体的溶解性明显改善，在大部分溶剂均有一定溶解度，熔点明显下降，使后续反应在均相中反应，大大提高了反应速率和收率，同时缩短反应时间，降低了反应温度。
由表3可知，140℃时实施例1-5的中间体可与脂肪醇（月桂醇）和脂肪醇聚醚互溶，进而酯化反应时可形成均相体系，较对比例3-4的固液两相体系，更有利于反应进行，因而反应时间缩短，反应活化温度降低。
（二）双子表面活性剂的性能测试
分别以实施例1-5、对比例1-5得到的双子表面活性剂为样品进行表面张力测试，采用白金环法表面张力仪测量25℃时各样品表面张力，得到的结果如表4所示：
表4 表面张力
从表4可以看出，实施例1与对比例1、3相比，三者的连接基均为正辛基，不同点在于连接基两端所连接的功能基团不同。实施例1的连接基两端分别连接酯基和酰胺基，而对比例1的连接基两端均连接酯基，对比例3的连接基两端均连接酰胺基；实施例1的表面张力和临界胶束浓度均低于对比例1、3的表面张力和临界胶束浓度，表面张力更低，表面活性剂的表面活性更加优异，说明在同疏水基下，本发明的“单酯单酰胺”结构的双子表面活性优于对比例1的“双酯基”和对比例3 的“双酰胺基”结构。
对比例5为双酯结构，但对比例5的连接基中引入了非离子基团AEO2（脂肪醇聚氧乙烯基），因此表面张力升高，临界胶束浓度降低，表面活性降低。
（三）泡沫性能测试
配方矿化水：将氯化钠190g、无水氯化钙35g、无水氯化镁25g混合溶解在蒸馏水中，并定容至1L；
配方消防海水：以GB/T10834-2008为标准，将氯化钠24.53g、6水氯化镁11.11g、无水硫酸钠4.09g、无水氯化钙1.16g、氯化钾0.7g、碳酸氢钠0.2g、溴化钾0.1g混合溶于蒸馏水并定容到总量为1L；
在25℃的室温条件下、将实施例1-5、对比例1-5中的双子表面活性剂分别以自来水、配方消防海水、配方矿化水稀释配置0.5%wt溶液100ml，在不锈钢杯中以高速搅拌器10000转/min搅拌30秒，倒入量筒中计量泡沫高度（泡沫高度低于125ml，视为不起泡）。同时计时，记录底部析出50mL液体为半衰期时间，得到的结果如表5所示：
表5 25℃不同介质下的双子表面活性剂的泡沫高度和半衰期
从表5可以看出，本发明实施例1-5得到的磺酸盐双子表面活性剂在海水和矿化水中具有良好的起泡性。对比例1-2为双酯型双子表面活性剂和对比例3-4为双酰胺型双子表面活性剂仅在自来水中具有良好的起泡效果，对比例1、3、4在海水和高盐的矿化水中均无起泡性，对比例2虽能起泡，但泡沫高度低、稳泡效果差。从该组数据可知，本发明单酯单酰胺型的双子表面活性剂的起泡性能比现有常规使用的双酯型双子表面活性剂和双酰胺型双子表面活性剂更优异。
从实施例1-5几组数据可以看出，实施例1中的疏水基为正辛基，实施例2中为月桂基，实施例3中为2-丙基庚基，实施例4中为正己基，实施例5为异辛基；随疏水基碳链增长，起泡性能逐渐增加。
半衰期主要反应稳泡性。从表5可以看出，实施例1-5在自来水和海水中均具有良好稳泡性能，其中以实施例2性能最佳，这与碳链最长有关。对比例1、3和4在海水矿化水中不起泡，无法测量稳泡能力。
对比例5为双酯表面活性剂，其连接基引入了非离子基团脂肪醇聚氧乙烯结构，虽然在自来水、海水和矿化水中均具有良好的起泡效果，同时从半衰期数据可以看出，对比例5在海水和矿化水中的稳泡性能也很优异，但综合表6可知，对比例5的润湿性渗透性较差。
综合表4和表5可以看出，本发明合成的磺酸盐双子表面活性剂在自来水、海水和矿化水中均有良好的起泡和稳泡性能，且随疏水基碳链的增加，性能逐渐提升。
（四）润湿渗透性测试
将实施例1-5、对比例1-5中的双子表面活性剂分别配置成0.5wt%、0.2%wt溶液，以帆布法测量润湿渗透性，得到的结果如表6所示：
表6 润湿渗透性
从表6可以看出，实施例1与对比例1、3相比，三者的连接基均为正辛基，不同点在于连接基两端所连接的功能基团不同。实施例1的连接基两端分别连接酯基和酰胺基，而对比例1的连接基两端均连接酯基，对比例3的连接基两端均连接酰胺基。实施例1的润湿时间均少于对比例1、3的润湿时间，说明在相同连接基的情况下，本发明磺酸盐阴离子型双子表面活性剂的“单酯单酰胺”结构的润湿渗透性优于对比例1的“双酯型”双子表面活性剂和对比例3“双酰胺型”双子表面活性剂。
实施例1-3对比，随疏水基碳数增加，润湿渗透性逐渐降低。实施例1和实施例4、5对比，随连接基碳数增加，润湿渗透性逐渐降低。
对比例5的双子表面活性剂虽然为“双酯型”双子表面活性剂，但其连接基为非离子，润湿渗透性大幅度下降。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
Claims (9)
1.一种磺酸盐双子表面活性剂，其特征在于：所述磺酸盐双子表面活性剂的结构式如下所示：
，所述R1为C6-C16的烷基，R2为C2-C12的烷基；所述Z+为Na+、K+、NH4 +中的任意一种。
2.根据权利要求1所述磺酸盐双子表面活性剂，其特征在于：所述R1为C6-C12的烷基，R2为C2-C4的烷基。
3.一种根据权利要求1所述磺酸盐双子表面活性剂的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将原料烷基醇胺与顺酐在催化剂无水醋酸钠和溶剂的存在的情况下经酰胺化酯化反应得到中间体；
（2）向中间体中加入脂肪醇和固体酸催化剂，在120℃-180℃的温度下双酯化反应得到双子马来酸双酯；
（3）在水存在的条件下向双子马来酸双酯中加入磺化剂，在100℃-110℃的温度下进行磺化，得到磺酸盐双子表面活性剂。
4.根据权利要求3所述磺酸盐双子表面活性剂的合成方法，其特征在于：步骤（1）中烷基醇胺与顺酐的摩尔比为1:2.0-2.5。
5.根据权利要求3所述磺酸盐双子表面活性剂的合成方法，其特征在于：步骤（1）中所述催化剂无水醋酸钠的添加量为烷基醇胺与顺酐总质量的0.5%-1%。
6.根据权利要求3所述磺酸盐双子表面活性剂的合成方法，其特征在于：步骤（2）中所述脂肪醇的添加量以顺酐计，摩尔比为顺酐:脂肪醇=1:1.05-1.5。
7.根据权利要求3所述磺酸盐双子表面活性剂的合成方法，其特征在于：步骤（2）所述固体酸催化剂为HND-26，且所述固体酸催化剂的加入量为顺酐质量的0.5%-3%。
8.根据权利要求3所述磺酸盐双子表面活性剂的合成方法，其特征在于：步骤（3）的磺化中加入了助催化剂，所述助催化剂为乙醇和二甲基亚砜的混合物，且所述助催化剂的加入量为双子马来酸双酯重量的0.3%-0.6%。
9.根据权利要求8所述磺酸盐双子表面活性剂的合成方法，其特征在于：所述助催化剂中乙醇和二甲基亚砜的质量比为1:1。
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