一种含全氟壬稀基的季铵盐表面活性剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含全氟壬稀基的季铵盐表面活性剂的制备方法，以六氟丙烯三聚体和N-[3-(p-羟基苯磺酰胺基)丙基]-N,N,N-三甲基碘化铵为原料，碱性物质为催化剂，在有机溶剂中反应后，经分离得产物。所述制备方法工艺简单，反应条件温和，产率高，且得到的N-[3-(p-全氟壬烯氧基苯甲酰胺基)丙基]-N，N，N-三甲基碘化铵配置的水溶液表面张力低，具有优异的表面活性。

【技术实现步骤摘要】
一种含全氟壬烯基的季铵盐表面活性剂的制备方法
本专利技术涉及表面活性剂领域，具体涉及一种含全氟壬烯基的季铵盐型含氟表面活性剂的制备方法。
技术介绍
含氟表面活性剂是20世纪60年代研发的一类特种表面活性剂。相对于普通碳氢表面活性剂，含氟表面活性剂碳氢链中的氢原子全部或部分被电负性、原子半径较大的氟原子取代，碳碳键被有效地保护起来。因此氟原子赋予了其独特性能—“三高”、“两憎”，即高表面活性、高耐热稳定性及高化学稳定性，以及憎水、憎油性。使得含氟表面活性剂在憎水、憎油、防污、耐磨擦、耐腐蚀等各方面有着普通表面活性剂难以比拟的优势。一般碳氟链表面活性剂的用量在0.005～0.1％范围内，就能使水溶液的表面张力降至20mN/m以下。氟碳表面活性剂自研发以来发展迅速并得以大规模工业生产，而国内对氟碳表面活性的研究开展比较晚，且合成的品种单一，极大地限制了其实际应用研究。与国外相比，我国对碳氟表面活性剂的研究和应用都非常薄弱。目前应用广泛的全氟辛基酰类化合物(PFOS)、全氟辛酸及其盐类(PFOA)由于有生物毒害性、不易降解等缺点，已成为目前世界上最难降解的有机污染物之一，而被世界各国禁止使用。中国专利申请CN101293860A报道了以对全氟壬烯氧基苯磺酰氯和N,N-二甲基丙二胺为原料，制备中间体然后季铵化制备全氟壬烯苯磺酰胺季铵盐的方法，该方法工艺繁多、后处理复杂，环境污染严重。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术的不足和缺陷，提供了一种一步制备含全氟壬烯基(六氟丙烯三聚体)的季铵盐型含氟表面活性剂的方法，该方法工艺简单，反应条件温和，产率高；且所制备的表面活性剂的水溶液具有优异的表面活性和较低的毒性。本专利技术的技术方案提供了一种季铵盐表面活性剂的制备方法，其特征在于，以六氟丙烯三聚体和N-[3-(p-羟基苯磺酰胺基)丙基]-N,N,N-三甲基碘化铵为原料，碱性物质为催化剂，在有机溶剂中反应后，经分离得产物；所述季铵盐表面活性剂为N-[3-(p-全氟壬烯氧基苯甲酰胺基)丙基]-N,N,N-三甲基碘化铵，其结构式如式(I)：根据上述技术方案提供的方法，反应温度为25～100℃，反应时间为3～12h。根据上述技术方案提供的方法，反应温度为70～90℃，反应时间为5～6h。根据上述技术方案提供的方法，有机溶剂选自乙腈、乙酸乙酯、氯苯、丁酮、环己酮、四氯化碳、二甲基亚砜、吡啶或N,N-二甲基甲酰胺。根据上述技术方案提供的方法，碱性催化剂选自三乙胺、碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠、二乙胺、二甲胺。根据上述技术方案提供的方法，碱性催化剂与六氟丙烯三聚体的摩尔比为1:1。根据上述技术方案提供的方法，六氟丙烯三聚体与N-[3-(p-羟基苯磺酰胺基)丙基]-N,N,N-三甲基碘化铵的摩尔比为1:0.7～1:1.2。根据上述技术方案提供的方法，六氟丙烯三聚体与N-[3-(p-羟基苯磺酰胺基)丙基]-N,N,N-三甲基碘化铵的摩尔比为1:0.9～1:1。根据上述技术方案提供的方法，反应体系溶剂含量为反应体系总质量的25％～75％。根据上述技术方案提供的方法，在本专利技术的一些实施例中，所用化学原料、溶剂等均为工业级。本专利技术所述的“分离”，是指将反应液经过水洗、静置分层后通过旋蒸除去有机相的过程。本专利技术所述的“干燥”，是指借能量使物料中水或溶剂气化，并带走所生成的蒸汽的过程。本专利技术的一些实施方案所采用的干燥方式为烘干干燥。应当指出，可以达到相同效果的干燥方法还包括但不限于烘干、真空干燥、冷冻干燥、气流干燥、微波干燥、红外线干燥和高频率干燥等。在本专利技术的一些实施方式中，干燥温度≤100℃。本专利技术所述的“水洗”，是指将两类不同溶解性物质，同时通过水，其中一类能够溶解在水中，另外一类不能溶解，然后利用分液的方法将水层除去。本专利技术使用的定义“或”表示备选方案，如果合适的话，可以将它们组合，也就是说，术语“或”包括每个所列出的单独备选方案以及它们的组合。例如，“有机溶剂选自乙腈、乙酸乙酯、氯苯、丁酮、环己酮、四氯化碳、二甲基亚砜、吡啶或N,N-二甲基甲酰胺”表示有机溶剂可以是有机溶剂选自乙腈、乙酸乙酯、氯苯、丁酮、环己酮、四氯化碳、二甲基亚砜、吡啶和N,N-二甲基甲酰胺之中的一种，也可以是其一种以上的组合。本专利技术的实施方式中使用的水均为去离子水。除非明确地说明与此相反，否则，本专利技术引用的所有范围包括端值。例如，“反应温度为25～100℃”表示反应温度T的范围为25℃≤T≤100℃。本专利技术的有益效果在于：本专利技术所提供的方法工艺简单，成本低廉，反应条件温和，对生产设备要求低，不会产生工业废酸、环境污染小，产率高，且所制备的季铵盐表面活性剂具有优异的表面性能和低毒性，可用于洗涤、消防、油田、涂料、织物整理等。具体实施方式以下所述的是本专利技术的优选实施方式，本专利技术所保护的不限于以下优选实施方式。应当指出，对于本领域的技术人员来说在此专利技术创造构思的基础上，做出的若干变形和改进，都属于本专利技术的保护范围。实施例中所用的原料均可以通过商业途径获得。实施例1向250ml四口瓶中加入N-[3-(p-羟基苯磺酰胺基)丙基]-N,N,N-三甲基碘化铵19.2g、K2CO310g、THF100ml，开循环水冷凝升温至80℃，缓慢滴加六氟丙烯三聚体45g，滴完在80℃反应5h。用薄层色谱法鉴定产物纯度。反应结束后将反应液倒入分液漏斗，取有机相水洗干燥并减压蒸馏得产品，产物收率为92.3％。经测量，质量浓度为0.1％的目标产物水溶液的为20.96mN·m-1。实施例2在250ml四口瓶加入N-[3-(p-羟基苯磺酰胺基)丙基]-N,N,N-三甲基碘化铵19.2g、三乙胺5g、THF100ml，开循环水冷凝升温至80℃，缓慢滴加六氟丙烯三聚体60g，滴完在50℃反应8h。用薄层色谱法鉴定产物纯度反应结束后将反应液倒入分液漏斗，取有机相水洗干燥并减压蒸馏得产品，产物收率为产物收率为90.6％。经测量，质量浓度为0.1％的目标产物水溶液的为20.99mN·m-1。实施例3在250ml四口瓶加入N-[3-(p-羟基苯磺酰胺基)丙基]-N,N,N-三甲基碘化铵19.2g、三乙胺5g、二氯化碳100ml，开循环水冷凝升温至100℃，缓慢滴加六氟丙烯三聚体45g，滴完在100℃反应8h。用薄层色谱法鉴定产物纯度反应结束后将反应液倒入分液漏斗，取有机相水洗干燥并减压蒸馏得产品，产物收率为89.4％。经测量，质量浓度为0.1％的目标产物水溶液的为21.38mN·m-1。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含全氟壬稀基的季铵盐表面活性剂的制备方法，其特征在于，以六氟丙烯三聚体和N‑[3‑(p‑羟基苯磺酰胺基)丙基]‑N,N,N‑三甲基碘化铵为原料，碱性物质为催化剂，在有机溶剂中反应后，经分离得产物；所述季铵盐表面活性剂为N‑[3‑(p‑全氟壬烯氧基苯甲酰胺基)丙基]‑N,N,N‑三甲基碘化铵，其结构式如式(I)：

【技术特征摘要】
1.一种含全氟壬烯基的季铵盐表面活性剂的制备方法，其特征在于，以六氟丙烯三聚体和N-[3-(p-羟基苯磺酰胺基)丙基]-N,N,N-三甲基碘化铵为原料，碱性物质为催化剂，在有机溶剂中反应后，经分离得产物；所述季铵盐表面活性剂为N-[3-(p-全氟壬烯氧基苯甲酰胺基)丙基]-N,N,N-三甲基碘化铵，其结构式如式(I)：和所述碱性催化剂选自三乙胺、碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠、二乙胺和二甲胺。2.根据权利要求1所述含全氟壬烯基的季铵盐表面活性剂的制备方法，其特征在于，所述反应的反应温度为25～100℃，反应时间为3～12h。3.根据权利要求1所述含全氟壬烯基的季铵盐表面活性剂的制备方法，其特征在于，所述反应的反应温度为70～90℃，反应时间为5～6h。4.根据权利要求1所述含全氟壬烯基的季铵盐表面活性剂的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖琪，梁任龙，冯海兵，张少凯，程珍，
申请(专利权)人：东莞市长安东阳光铝业研发有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44