專利名稱：一類雙尾季銨鹽陽型離子表面活性劑及其制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種雙尾季銨鹽型陽離子表面活性劑的制備及純化的方法屬于一類長鏈脂肪 季銨鹽衍生物及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，陽離子表面括性劑(C—SAA)的增長速度要比陰離子和非離子快得多。C—SAA的 極性基帶正電荷，因而更易在帶負電的表面上吸附形成吸附膜并呈現(xiàn)出獨特的性能固體表 面疏水化、殺菌、抗靜電、柔軟等。這些性能不僅構(gòu)成了C一SAA在傳統(tǒng)應用領域中的應用基 礎，而且使其應用領域不斷拓寬，在近年來發(fā)展起來的新材料、洗滌劑、化妝品、食品、醫(yī) 藥、能源、采礦、紡織、印染、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護、水利、建筑、微電子、生物等高新技術(shù)中 獲得了廣泛的應用。素有"工業(yè)味精"之稱的表面活性劑(SAA)與高新技術(shù)的結(jié)合將是一種必 然趨勢，也是SAA領域本身發(fā)展的一種需要。
陽離子表面活性劑除具有一般表面活性劑的基本性質(zhì)外，因親水基帶有正電荷，具有特 殊的界面吸附性能，可作為柔軟劑、殺菌劑、防垢劑、緩蝕劑、抗靜電劑、乳化劑等，廣泛 應用于石油開發(fā)過程中，C一SAA在油田開發(fā)中廣泛應用于鉆井、固井、采油、集輸?shù)雀鱾€生 產(chǎn)環(huán)節(jié)，主要用作頁巖、泥巖抑制劑，緩蝕劑，泥漿降濾失劑，殺菌劑，油井堵水劑，清、 防蠟劑，絮凝劑，防垢劑，破乳劑，起泡劑，稠油開采用乳化劑；C一SAA在新材料領域主要 用于C一SAA微乳液制備新材料，C一SAA溶膠凝膠法制備新材料，C—SAA模板合成新材料， 無機粉料的表面改性；C—SAA在生命科學和生物技術(shù)領域中的應用由于C一SAA能與蛋白質(zhì) 相互作用并能透過細胞膜，因而長期以來被用作抗微生物制劑。C一SAA對多糖的凝固能力可 被用于各種疫苗的制造，像提純腦膜炎球菌素表面抗原等；C一SAA在新型分離技術(shù)上主要體 現(xiàn)在膜分離技術(shù)上，因為C一SAA易吸附在帶負電的膜表面，使膜表面疏水化，從而影響膜性 質(zhì)及膜分離過程。
傳統(tǒng)的單頭基單烷烴鏈表面活性劑由于離子頭基電荷排斥或水化引起的分離傾向，使表 面活性劑在水溶液的表面上排列疏松，享.:!M活性不高。而雙尾單頭基的陽離子表面活性劑如 說明書附圖
la所示，由于兩個疏水尾基連在同一個頭基上，使得該類表面活性劑疏水作用強 烈，在溶液表面排列緊密。與對應的傳統(tǒng)表面活性劑相比較，雙尾單頭基陽離子表面活性劑表現(xiàn)出高表面活性、低臨界膠束濃度(cmc)、低溶解度和較強的增粘能力等優(yōu)良的性能。它們
可以被廣泛用作乳化劑、殺菌劑、分散劑、消泡劑和去污劑等。
對于此種表面活性劑的合成和純化，當前人們主要采用以下合成方法
1)、醇胺合成法(孫保興，李俐，精細化工，1990， 63—67),該方法是先用長鏈脂肪醇同
甲胺反應制備雙長鏈叔胺，再以氯甲烷季銨化反應制得產(chǎn)物。但是該方法在制備叔胺時需要
使用催化劑，增大了成本，并且在季銨化反應時還需要增壓，給技術(shù)管理和工業(yè)設備帶來了困難。
2)、酉旨化季銨化、法(Mansur S. Mohammadi， Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects ， 288， 96~102)，該方法以二羥乙基甲胺同長鏈脂肪酸反應制得含有酯基的叔胺， 進而用氯甲烷或硫酸二甲酯季銨化得到目標產(chǎn)物。但是該方法收率不高，反應步驟多，不易 純化等缺點。
因此，需要尋找一種步驟少，易純化，有能提高原料轉(zhuǎn)化率的合成路線，同時對合成出 來的雙尾季銨鹽表面活性劑選擇高效的純化試劑，提高純化的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供該季銨鹽型陽離子表面活性劑的制備、提純以及表征的方法。 該制備方法操作簡單，原料廉價易得，反應條件溫和，易于控制，對設備無特殊要求。
本發(fā)明的另一目的在于用該技術(shù)合成了一系列新型的雙尾季銨鹽型表面活性劑。此類表 面活性劑具有高的表面活性，強的增粘和良好的殺菌等方面的性能，作為乳化劑使用時特別 適合于陽離子單體的乳液聚合和介孔材料的合成。此外，還可以作為殺菌劑和防腐劑用于工 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上以及作為增粘劑用在三次采油上。
為達到以上技術(shù)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。
1、 一種季銨鹽型陽離子表面活性劑，其結(jié)構(gòu)式如下<formula>formula see original document page 4</formula>
其中R=CSH17， C12H25， C16H33， C18H37; X=C1, Br; 該陽離子表面活性劑為白色粉末固體，屬于季銨鹽型表面活性劑。2、 一種季銨鹽型陽離子表面活性劑的制備方法，以長鏈脂肪叔胺，其結(jié)構(gòu)式為
R一N、
其中R^—C8Hn， _C12H25， —C16H33, —C18H37。禾口鹵代烷進行季胺化反應而制得，鹵 代烷結(jié)構(gòu)簡式為RX ，其中R- _C8H17， 一C12H25， 一C16H33， 一C18H37， X=C1， Br。 3、該陽離子表面活性劑的合成主要利用長鏈二甲基叔胺與鹵代烷的季胺化反應。
H3C
R—N、
ChU
RCI
R-
N+—CH3 X-R
其中R-—C8H17， 一C12H25， 一C16H33, —C18H37。禾口鹵代烷進行季胺化反應而制得，鹵 代烷結(jié)構(gòu)簡式為RX ，其中R- —C8H17， —C12H25， —C16H33， 一C18H37， X=C1， Br。 該反應所用原料長鏈二甲基叔胺，國產(chǎn)，工業(yè)純，市售。鹵代烷，國產(chǎn)，工業(yè)純，市售。
4、 該季銨鹽型陽離子表面活性劑的制備方法，依次包括以下步驟
(1) 在裝有回流冷凝管的三頸蒸流燒瓶中，加入計量的乙腈，同時按一定的比例加入 二甲基長鏈烷基叔胺與對應的鹵代烷；
(2) 通氮氣10-20分鐘，排除氧氣；
(3) 在78-83。C條件下磁力攪拌反應15 18h。
5、 該方法反應完全，反應條件溫和。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果
(1) 方法原料廉價易得，反應條件溫和，操作方便，進行安全，純度高。
(2) 本發(fā)明提供的季銨鹽型陽離子表面活性劑具有較低的表面張力。
(3) 本發(fā)明提供的季銨鹽型陽離子表面活性劑具有較低的臨界膠團濃度(cmc)。
具體實施方式
實施例1
準確稱取二甲基辛胺3.14g(0.020mol)于裝有回流的帶夾套的三角瓶中，室溫下加入溴代 正辛垸4.05g(0.021mo1)，加入乙腈20ml，通入氮氣10min后，在83r條件下磁力攪拌反應 15 18h。反應結(jié)束后減壓蒸餾除去溶劑，得到微黃色膠狀物質(zhì)，加入丙酮，在低溫下沉淀， 過濾并再用丙酮洗滌兩次，真空干燥得到白色粉末狀固體(DQMAB)。 實施例2
準確稱取二甲基十二胺4.26g(0.020mol)于裝有回流的帶夾套的三角瓶中，室溫下加入溴 代正十二烷5.23g(0.021mo1)，加入乙腈20ml，通入氮氣20min后，在83。C條件下磁力攪拌反應15 18h。反應結(jié)束后減壓蒸餾除去溶劑，得到微黃色膠狀物質(zhì)，加入丙酮，在低溫下
沉淀，過濾并再用丙酮洗滌兩次，真空干燥得到白色粉末狀固體(DCuMAB)。
實施例3
準確稱取二甲基十六胺5.38g(0.020mol)于裝有回流的帶夾套的三角瓶中，室溫下加入溴 代正十六烷6.41g(0.021mo1)，加入乙腈20ml，通入氮氣20min后，在78。C條件下磁力攪拌 反應15 18h。反應結(jié)束后減壓蒸餾除去溶劑，得到微黃色膠狀物質(zhì)，加入丙酮，在低溫下 沉淀，過濾并再用丙酮洗滌兩次，真空干燥得到白色粉末狀固體(Dd6MAB)。 實施例4
準確稱取二甲基辛胺3.14g(0.020mol)于裝有回流的帶夾套的三角瓶中，室溫下加入氯代 正辛烷3.12g(0.021mo1)，加入乙腈20ml，通入氮氣15min后，在8(TC條件下磁力攪拌反應 15 18h。反應結(jié)束后減壓蒸餾除去溶劑，得到微黃色膠狀物質(zhì)，加入丙酮，在低溫下沉淀, 過濾并再用丙酮洗漆兩次，真空干燥得到白色粉末狀固體(DCsMAC)。 實施例5
準確稱取二甲基十二胺4.26g(0.020mol)于裝有回流的帶夾套的三角瓶中，室溫下加入氯 代正十二烷4.3g(0.021mo1)，加入乙腈20ml，通入氮氣20min后，在8CTC條件下磁力攪拌 反應15 18h。反應結(jié)束后減壓蒸餾除去溶劑，得到微黃色膠狀物質(zhì)，加入丙酮，在低溫下 沉淀，過濾并再用丙酮洗滌兩次，真空干燥得到白色粉末狀固體(Dd2MAC)。 實施例6
準確稱取二甲基十六胺5.38g(0.020mol)于裝有回流的帶夾套的三角瓶中，室溫下加入氯 代正十六垸5.47g(0.021mo1)，加入乙腈20ml，通入氮氣20min后，在8CTC條件下磁力攪拌 反應15 18h。反應結(jié)束后減壓蒸餾除去溶劑，得到微黃色膠狀物質(zhì)，加入丙酮，在低溫下 沉淀，過濾并再用丙酮洗滌兩次，真空干燥得到白色粉末狀固體(DC,6MAC)。
權(quán)利要求
1. 一種季銨鹽型陽離子表面活性劑，其特征在于化學結(jié)構(gòu)如下其中R＝C8H17，C12H25，C16H33或C18H37；X＝Cl，Br。
2. —種制備權(quán)利要求1所述的一種季銨鹽型陽離子表面活性劑的方法,該陽離子表面活性劑 的合成主要利用長鏈二甲基叔胺與鹵代烷的季胺化反應，H3CR—N、RCIR——N+——CH3 X-R其中R-QHn， C12H25， C16H33或C18H37，其特征在于包括以下步驟(1) 在裝有回流冷凝管的三頸蒸流燒瓶中，加入計量的乙腈，同時按一定的比例加入二甲 基長鏈烷基叔胺與對應的鹵代烷；(2) 通氮氣10-20分鐘，排除氧氣，防止胺被氧化；(3) 在78-83'C條件下磁力攪拌反應15 18h;(4) 反應結(jié)束后減壓蒸餾除去溶劑，得到微黃色膠狀物質(zhì)，加入丙酮，在低溫下沉淀，過濾 并再用丙酮洗滌兩次，真空干燥得到白色粉末狀固體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一類雙尾季銨鹽陽型離子表面活性劑及其制備方法。其制備方法依次包括以下步驟(1)在裝有回流冷凝管的三頸蒸流燒瓶中，加入計量的乙腈，同時按一定的比例加入二甲基長鏈烷基叔胺與對應的鹵代烷；(2)通氮氣10-20分鐘，排除氧氣；(3)在78-83℃條件下磁力攪拌反應15～18h。反應結(jié)束后減壓蒸餾除去溶劑，得到微黃色膠狀物質(zhì)，加入丙酮，在低溫下沉淀，過濾并再用丙酮洗滌兩次，真空干燥得到白色粉末狀固體。將此白色粉末用于元素分析和核磁共振氫譜分析，其分析結(jié)果與目標產(chǎn)物一致。該方法原料廉價易得，反應條件溫和，反應完全，反應收率高，亦可在乙酸乙酯、乙醇等常用溶劑中進行。
文檔編號B01F17/18GK101428206SQ20081013102
公開日2009年5月13日 申請日期2008年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月13日
發(fā)明者馮玉軍, 孫玉海, 操衛(wèi)平, 志 陳 申請人:中國科學院成都有機化學有限公司