專利名稱：雙生陰離子表面活性劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及精細(xì)化工領(lǐng)域的一種制劑，尤其是一種雙生陰離子表面活性劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，國外學(xué)者對雙生表面活性劑及其性質(zhì)研究主要品種有以聚氧乙烯醚為連接基團(tuán)的磷酸鹽、羧酸鹽和磺酸鹽型雙生表面活性劑(Zhu Y-P，Masuyama A，Kirito Y，et al.J Am Oil Chem Soc，1992，69626)；以苯基為連接基團(tuán)的季銨鹽型陽離子表面活性劑(Menger F M，J.Am.Chem Sco，1993，11510083)等。鑒于雙生表面活性劑的高表面活性以及其他特殊性質(zhì)，國內(nèi)一些學(xué)者對雙生表面活性劑及其性質(zhì)開展了多方面研究，如姚志剛等雙子表面活性劑-二元醇琥珀酸雙酯磺酸鈉(GMI-01)的合成與性能研究，精細(xì)化工，2003，20(11)655～660；謝紅璐等陰離子雙生表面活性劑的表面活性，四川大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2003，40(4)749～752；王月星等Gemini表面活性劑的吸附、自聚和性質(zhì)，化學(xué)世界，2003，4216～220；韓鐵柱等一種雙季銨鹽基單苯基表面活性劑及其制備方法，CN02133373.4；陳洪等可作為驅(qū)油劑的陽離子雙子表面活性劑CN200310110717.3)。盡管如此，國外所生產(chǎn)的雙生表面活性劑價(jià)格昂貴，難以在國內(nèi)推廣使用；國內(nèi)開發(fā)的雙生表面活性劑品種十分有限，而且水溶性較差；現(xiàn)有雙生表面活性劑生產(chǎn)工藝條件一般要求苛刻，不適于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種雙生陰離子表面活性劑，該表面活性劑具有很好的水溶性和表面活性；本發(fā)明的另一目的在于提供該雙生陰離子表面活性劑的制備方法，該方法工藝簡單，原料易得，反應(yīng)條件溫和，易于控制，對設(shè)備無特殊要求。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案
該雙生陰離子表面活性劑，屬于硫酸鹽表面活性劑，其特征在于該雙生陰離子表面活性劑為雙烷基聚氧乙烯醚二硫酸酯鹽，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為 R為C6～C14的直鏈烷基，M為Na或K。
而且， 其中，n＝0～4。
該雙生陰離子表面活性劑的制備方法包括以下步驟(1)在一干燥的反應(yīng)器中分別加入2摩爾量的脂肪醇和0.3％摩爾量的催化劑；(2)室溫?cái)嚢?～12分鐘，然后在40～60℃溫度條件下滴加1摩爾量的1，2二環(huán)氧甘油醚；(3)滴加完畢后在50～100℃溫度條件下反應(yīng)2～8小時(shí)；(4)室溫下滴加2摩爾硫酸化劑，40～60℃反應(yīng)2～4小時(shí)，降到室溫；(5)用5％的堿中和至pH＝8；(6)蒸餾，干燥，得到淡黃色蠟狀固體，即為雙生陰離子表面活性劑成品。
而且，所述的脂肪醇為C6～C14的脂肪醇，所述的催化劑為Lwies酸如BF3-乙醚溶液。
而且，所述的硫酸化劑為氯磺酸或者硫酸或者三氧化硫。
而且，所采用的堿為氫氧化鈉或者氫氧化鉀。
而且，硫酸化反應(yīng)時(shí)可以在反應(yīng)體系中加入原體積1.5～3倍的非質(zhì)子型極性溶劑。
而且，所述的非質(zhì)子型極性溶劑為1，2-二氯乙烷或者氯仿。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果(1)本發(fā)明提供的方法原料易得，反應(yīng)條件溫和，操作方便，反應(yīng)時(shí)間短。
(2)本發(fā)明提供的新型表面活性劑中乙氧基團(tuán)的引入，提高了表面活性劑的水溶性，在一定程度上解決了現(xiàn)有雙生表面活性劑因脂肪鏈長造成的水溶性差的問題。
(3)采用Lwies酸催化，避免使用活潑金屬，提高了安全性，可以用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實(shí)施例1準(zhǔn)確稱取正辛醇(C6～C14的脂肪醇)13.0g(0.1mol)于干燥的三口瓶中，加入2.0g(0.015mol)BF3-乙醚溶液，室溫?cái)嚢?0min左右，于50℃時(shí)滴加乙二醇二環(huán)氧甘油醚8.7g(0.05mol)，在0.5小時(shí)內(nèi)滴完，然后在80℃反應(yīng)4小時(shí)。降到室溫，滴加氯磺酸11.6g(0.1mol)，滴加完畢，45℃反應(yīng)2小時(shí)，降到室溫，用5％NaOH中和到pH＝8，蒸餾至出現(xiàn)結(jié)晶，干燥，得到淡黃色蠟狀固體，即為雙生陰離子表面活性劑成品。
實(shí)施例2準(zhǔn)確稱取月桂醇(C6～C14的脂肪醇)18.6g(0.1mol)于干燥的三口瓶中，加入2.0g(0.015mol)BF3-乙醚溶液，室溫?cái)嚢?0min左右，于50℃時(shí)滴加乙二醇二環(huán)氧甘油醚8.7g(0.05mol)，在0.5小時(shí)內(nèi)滴完，然后在80℃反應(yīng)4小時(shí)。降到室溫，滴加氯磺酸11.6g(0.1mol)，滴加完畢，45℃反應(yīng)2小時(shí)，降到室溫，用5％NaOH中和到pH＝8，蒸餾至出現(xiàn)結(jié)晶，得到淡黃色蠟狀固體，即為雙生陰離子表面活性劑成品。
實(shí)施例3準(zhǔn)確稱取月桂醇(C6～C14的脂肪醇)18.6g(0.1mol)于干燥的三口瓶中，加入2.0g(0.015mol)BF3-乙醚溶液，室溫?cái)嚢?0min左右，于50℃時(shí)滴加二乙二醇二環(huán)氧甘油醚10.9g(0.05mol)，在0.5小時(shí)內(nèi)滴完，然后在80℃反應(yīng)4小時(shí)。降到室溫，滴加氯磺酸11.6g(0.1mol)，滴加完畢，45℃反應(yīng)2小時(shí)，降到室溫，用5％NaOH中和到pH＝8，蒸餾至出現(xiàn)結(jié)晶，干燥，得到淡黃色蠟狀固體，即為雙生陰離子表面活性劑成品。
上述實(shí)施例中，滴加二環(huán)氧甘油醚的溫度可以根據(jù)n的大小以及脂肪醇的類型而改變，由于反應(yīng)活潑基團(tuán)為羥基，所以，體系嚴(yán)格控制無水。硫酸化反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng)，要小心控制溫度，最好在室溫滴加，溫度不超過40℃。為使反應(yīng)充分和有利于散熱，在開環(huán)反應(yīng)結(jié)束后，可以用非質(zhì)子型極性溶劑稀釋，如1，2-二氯乙烷、氯仿等。溶劑加入量為原體積的1.5～3倍。
該表面活性劑二硫酸鹽陰離子之間引入了乙氧基，分子中除了硫酸鹽親水基外，還含有乙氧基親水基團(tuán)，這使得在保持原有性能的基礎(chǔ)上，增加了表面活性劑的親水能力，表現(xiàn)出很好的水溶性，較高的表面活性和良好的協(xié)調(diào)效應(yīng)，可以廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐中。
合成的產(chǎn)物用KBr壓片，以紅外光譜儀分析，以實(shí)施例1制備的產(chǎn)物的紅外光譜圖如下

解析譜圖得如下結(jié)論2856cm-1和2925cm-1吸收為甲基、亞甲基的C-H對稱和反稱伸縮振動(dòng)；1467cm-1為甲基、亞甲基的C-H不對稱彎曲振動(dòng)；1223cm-1，1253cm-1為硫酸酯基特征吸收，1122cm-1，108 6cm-1為乙氧C-O-C基特征吸收。
實(shí)施例1，2，3中產(chǎn)品的cmc及表面張力γcmc與傳統(tǒng)單頭陰離子表面活性劑比較，數(shù)據(jù)見表1。
表1 傳統(tǒng)陰離子表面活性劑和本發(fā)明表面活性劑比較(20°)

該表面活性劑的合成主要利用羥基和活潑環(huán)氧環(huán)進(jìn)行反應(yīng)，合成反應(yīng)分三步進(jìn)行(1)醇與縮水甘油醚的開環(huán)反應(yīng)(2)硫酸化反應(yīng)(3)中和反應(yīng)
該反應(yīng)所用原料低聚乙二醇二環(huán)氧甘油醚(自制)，無色液體，也可以用市售原料；脂肪醇，國產(chǎn)，化學(xué)純，市售；BF3-乙醚，SnCL4，分析純，市售；SO3，自制；氯磺酸，硫酸，市售；NaOH，KOH，化學(xué)純，市售。
權(quán)利要求
1.一種雙生陰離子表面活性劑，屬于硫酸鹽表面活性劑，其特征在于該雙生陰離子表面活性劑為雙烷基聚氧乙烯醚二硫酸酯鹽，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為 R為C6～C14的直鏈烷基，M為Na或K。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙生陰離子表面活性劑，其特征在于 其中，n＝0～4。
3.一種如權(quán)利要求1所述的雙生陰離子表面活性劑的制備方法，其特征在于其制備方法包括以下步驟(1)在一干燥的反應(yīng)器中分別加入2摩爾量的脂肪醇和0.3％摩爾量的催化劑；(2)室溫?cái)嚢?～12分鐘，然后在40～60℃溫度條件下滴加1摩爾量的1，2二環(huán)氧甘油醚；(3)滴加完畢后在50～100℃溫度條件下反應(yīng)2～8小時(shí)；(4)室溫下滴加2摩爾硫酸化劑，40～60℃反應(yīng)2～4小時(shí)，降到室溫；(5)用5％的堿中和至pH＝8；(6)蒸餾，干燥，得到淡黃色蠟狀固體，即為雙生陰離子表面活性劑成品。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙生陰離子表面活性劑的制備方法，其特征在于所述的脂肪醇為C6～C14的脂肪醇，所述的催化劑為Lwies酸如BF3-乙醚溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙生陰離子表面活性劑的制備方法，其特征在于所述的硫酸化劑為氯磺酸或者硫酸或者三氧化硫。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙生陰離子表面活性劑的制備方法，其特征在于所采用的堿為氫氧化鈉或者氫氧化鉀。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙生陰離子表面活性劑的制備方法，其特征在于硫酸化反應(yīng)時(shí)可以在反應(yīng)體系中加入原體積1.5～3倍的非質(zhì)子型極性溶劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙生陰離子表面活性劑的制備方法，其特征在于所述的非質(zhì)子型極性溶劑為1，2-二氯乙烷或者氯仿。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙生陰離子表面活性劑及其制備方法，該表面活性劑為雙烷基聚氧乙烯醚二硫酸酯鹽，其制備方法包括以下步驟(1)在一干燥的反應(yīng)器中分別加入2摩爾量的脂肪醇和0.3％摩爾量的催化劑；(2)攪拌下于40～60℃滴加1摩爾量的1，2二環(huán)氧甘油醚；(3)滴加完畢，50～100℃反應(yīng)2～8小時(shí)；(4)室溫下滴加2摩爾硫酸化劑，40～60℃反應(yīng)2～4小時(shí)；(5)用5％堿中和至pH＝8；(6)蒸餾，干燥，得到淡黃色蠟狀固體。該表面活性劑具有很高的表面活性、較好的水溶性和良好的協(xié)同效應(yīng)，該方法原料易得，反應(yīng)條件比較溫和，可以在本體狀態(tài)或非質(zhì)子極性溶劑中進(jìn)行。
文檔編號B01F17/00GK1868574SQ200510013560
公開日2006年11月29日 申請日期2005年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月27日
發(fā)明者郭麗梅, 武首香 申請人:天津科技大學(xué)