一种季铵盐有机硅双子表面活性剂及其制备方法技术

一种季铵盐有机硅双子表面活性剂及其制备方法，将聚乙二醇缩水甘油醚、α-氢-ω-羟基-聚二甲基硅氧烷以及丙酮混合，然后加入四丁基溴化铵和氢氧化钠溶液，再于50～70℃下搅拌回流后，得到环氧基聚醚改性硅氧烷；向反应器中加入盐酸溶液、长链烷基二甲基叔胺和溶剂，搅拌均匀后，滴加环氧基聚醚改性硅氧烷，反应直到胺值不再变化，得到目标产物；本发明专利技术所得产物具有优异的表面活性，在水溶液中的表面张力最低至28.24mN/m，临界胶束浓度最低至1.5×10-6mol/L，远远低于传统碳氢单链表面活性剂DTAB，并且通过共价键的链接提高了有机硅的抗水解性，同时兼具了季铵盐双子表面活性剂与有机硅表面活性剂两者的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种季铵盐有机硅双子表面活性剂及其制备方法
：本专利技术涉及一种双子表面活性剂的制备方法，特别涉及一种季铵盐有机硅双子表面活性剂及其制备方法。
技术介绍
：有机硅表面活性剂由于硅氧链的柔顺性，使其在水界面排列更加紧密，因此具有表面活性高，润湿铺展性好，乳化稳定性好等特点，同时其具有较低的生理毒性，已经被作为分散剂、消泡剂、柔软剂等广泛应用于纺织、日化、皮革、农药等领域。自1971年Bunton首次合成双子表面活性剂以来，经国内外学者深入研究发现，双子表面活性剂比传统的单链表面活性剂具有更优异的表面活性，更低的临界胶束浓度(cmc)以及更好协同性等[BuntonC.A.,RobinsonL.,SchaakJ.,StamM.F.Surfaceactivityandmicelleformationofsomenewbisquaternaryammoniumsalts.JournalofOrganicChemistry,1971,36,2346–2350.赵剑曦.新一代表面活性剂：Gemini.化学进展，1999，11(4)：348-357.]。有机硅双子表面活性剂结合了有机硅表面活性剂与双子表面活性剂的性能特点，因此近年来受到广泛的关注。HanFu合成了一种葡萄糖酰胺基有机硅双子表面活性剂，并对它的界面性质，聚集形态，超铺展机理进行了研究；Li-HueiLin制备了一种聚醚改性硅氧烷双子表面活性剂，研究发现具有优异的润湿性与消泡性[FuHan.,GaoyongZhang.NewfamilyofGeminisurfactantswithglucosamide-basedtrisiloxane.ColloidsandSurfacesA:Physicochem.Eng.Aspects,2004,237,79-85.Li-HueiLin.,Chee-ChanWang.,Keng-MingChen.,Po-ChangLin.SynthesisandPhysicochemicalPropertiesofSilicon-basedGeminiSurfactants.ColloidsandSurfacesA:Physicochem.Eng.Aspects,2013,436,881-889.]。然而，现有的有机硅双子表面活性剂的表面活性有待于提高，并且所制备的有机硅双子表面活性剂大多为非离子型，关于阳离子型的有机硅双子表面活性剂报道较少。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种季铵盐有机硅双子表面活性剂及其制备方法，采用该方法制备的季铵盐有机硅双子表面活性剂具有优异的表面活性与抗水解性。为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种季铵盐机硅双子表面活性剂，该季铵盐有机硅双子表面活性剂结构式如下：其中所述n为10，k为9，m为12、14或16。一种季铵盐有机硅双子表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将聚乙二醇缩水甘油醚、α-氢-ω-羟基-聚二甲基硅氧烷以及丙酮混合，然后加入四丁基溴化铵和氢氧化钠溶液，再于50～70℃下搅拌回流5～8h，处理后得到淡黄色粘稠液体，即为环氧基聚醚改性硅氧烷；其中，聚乙二醇缩水甘油醚与α-氢-ω-羟基-聚二甲基硅氧烷的质量比为(80～100)：(80～85)；聚乙二醇缩水甘油醚与四丁基溴化铵的质量比为(80～100)：0.5；氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量与四丁基溴化铵的质量相同；步骤二、于40～50℃下，向反应器中加入盐酸溶液、长链烷基二甲基叔胺和溶剂，搅拌均匀后，滴加环氧基聚醚改性硅氧烷，反应直到胺值不再变化；反应结束后，洗涤，旋转蒸发去除溶剂，得到红棕色膏状产物，即为季铵盐有机硅双子表面活性剂；其中，长链烷基二甲基叔胺与环氧基聚醚改性硅氧烷的质量比为(7～10)：(20～25)；长链烷基二甲基叔胺的结构式为：CmH2m+1NH(CH3)2，m＝12、14或16。所述步骤一中聚乙二醇缩水甘油醚与丙酮的比为(80～100)g：100mL。所述步骤一中氢氧化钠溶液的质量分数为20～30％。所述步骤一中处理具体过程为：采用丙酮与正己烷的混合溶剂多次洗涤，再旋转蒸发去除溶剂，最后真空干燥。所述丙酮与正己烷的混合溶剂中丙酮与正己烷的体积比为1:(1～1.5)。所述步骤二中盐酸溶液浓度为0.2～0.25mol/L，盐酸溶液与长链烷基二甲基叔胺的比为(48～60)mL：(7～10)g。所述步骤二中胺值是采用盐酸-异丙醇滴定法测定的。所述步骤二中溶剂为水、异丙醇或无水乙醇。所述步骤二中溶剂与长链烷基二甲基叔胺的比为(20～30)mL：(7～10)g；步骤二中反应的时间为8～12h；步骤二中洗涤是采用环己烷进行的。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：本专利技术以聚乙二醇缩水甘油醚、α-氢-ω-羟基-聚二甲基硅氧烷和四丁基溴化铵为原料，具有原料易得的优点，通过回流制得环氧基聚醚改性硅氧烷，再通过40～50℃下季铵化反应和40～50℃下开环反应，得到目标产物，具有反应条件简单、易控制的优点，并且所得产物具有优异的表面活性，在水溶液中的表面张力最低至28.24mN/m，临界胶束浓度最低至1.5×10-6mol/L，远远低于传统碳氢单链表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)，并且通过共价键的链接提高了有机硅的抗水解性，同时兼具了季铵盐双子表面活性剂与有机硅表面活性剂两者的优点，可作为杀菌剂，乳化剂，润湿剂，柔软剂等用于日用化学，纺织工业中。附图说明：图1为本专利技术制得的季铵盐有机硅双子表面活性剂的红外光谱图；图2为本专利技术制得的季铵盐有机硅双子表面活性剂的1H-NMR图。具体实施方式：下面结合附图通过具体实施例进行详细描述。本专利技术中的胺值是采用盐酸-异丙醇滴定法测定的，具体方法见参考文献：王艳丽等，双子表面活性剂[M]北京:化学工业出版社，2013:60-62。本专利技术的季铵盐有机硅双子表面活性剂结构式如下：其中所述n为10，k为9，m为12、14或16。实施例1：步骤一、将85g的聚乙二醇缩水甘油醚和81g的α-氢-ω-羟基-聚二甲基硅氧烷与100mL丙酮混合，然后加入0.5g四丁基溴化铵和0.5g质量分数30％的氢氧化钠溶液，四丁基溴化铵和氢氧化钠溶液起催化的作用，再于70℃下搅拌回流5h，然后用30mL丙酮与30mL正己烷的混合溶剂多次洗涤，旋转蒸发去除溶剂，真空干燥得到淡黄色粘稠液体，即为环氧基聚醚改性硅氧烷。步骤二、在45℃下，向反应器中加入50mL盐酸溶液(0.202mol/L)、10g的C12H25NH(CH3)2和20mL无水乙醇，反应1h后，滴加21.67g步骤一制备的环氧基聚醚改性硅氧烷，反应10h直到胺值(采用盐酸-异丙醇滴定法测定)不再变化。反应结束后，用环己烷洗涤，旋转蒸发去除溶剂，得到红棕色膏状产物，即为季铵盐有机硅双子表面活性剂。实施例2：步骤一、将90g的聚乙二醇缩水甘油醚和83g的α-氢-ω-羟基-聚二甲基硅氧烷与100mL丙酮混合，然后加入0.5g四丁基溴化铵和0.5g质量分数30％的氢氧化钠，四丁基溴化铵和氢氧化钠溶液起催化的作用，再于60℃下搅拌回流8h，然后用40mL丙酮与40mL正己烷的混合溶剂多次洗涤，旋转蒸发去除溶剂，真空干燥得到淡黄色粘稠液体，即为环氧基聚醚改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种季铵盐机硅双子表面活性剂，其特征在于，该季铵盐有机硅双子表面活性剂结构式如下：其中所述n为10，k为9，m为12、14或16。

【技术特征摘要】
1.一种季铵盐机硅双子表面活性剂，其特征在于，该季铵盐有机硅双子表面活性剂结构式如下：其中所述n为10，k为9，m为12、14或16。2.一种季铵盐有机硅双子表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将聚乙二醇缩水甘油醚、α-氢-ω-羟基-聚二甲基硅氧烷以及丙酮混合，然后加入四丁基溴化铵和氢氧化钠溶液，再于50～70℃下搅拌回流5～8h，处理后得到淡黄色粘稠液体，即为环氧基聚醚改性硅氧烷；其中，聚乙二醇缩水甘油醚与α-氢-ω-羟基-聚二甲基硅氧烷的质量比为(80～100)：(80～85)；聚乙二醇缩水甘油醚与四丁基溴化铵的质量比为(80～100)：0.5；氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量与四丁基溴化铵的质量相同；其中，聚乙二醇缩水甘油醚聚合度为9，α-氢-ω-羟基-聚二甲基硅氧烷聚合度为10；步骤二、于40～50℃下，向反应器中加入盐酸溶液、长链烷基二甲基叔胺和溶剂，搅拌均匀后，滴加环氧基聚醚改性硅氧烷，反应直到胺值不再变化；反应结束后，洗涤，旋转蒸发去除溶剂，得到红棕色膏状产物，即为季铵盐有机硅双子表面活性剂；其中，长链烷基二甲基叔胺与环氧基聚醚改性硅氧烷的质量比为(7～10)：(20～25)；长链烷基二甲基叔胺的结构式为：CmH2m+1NH(CH3)2，m＝12、14或16。3.根据权利要求2所述的一种季铵盐有机硅双子表面活性剂的制备方法，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍艳，郭佳佳，马建中，王宪，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61