一种环硅氧烷表面活性剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种环硅氧烷表面活性剂，其结构通式如下：其中R为:本发明专利技术还公开了前述环硅氧烷表面活性剂的制备方法，本发明专利技术得到的环硅氧烷表面活性剂具有优良的理化性质，该环硅氧烷表面活性剂的水溶液的最低表面张力为23及32mN/m；在水溶液中临界胶束浓为55及160mg/L。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化学化工
，具体涉及一种表面活性剂，尤其涉及一种环硅氧烷表面活性剂及其制备方法。
技术介绍
由于有机硅表面活性剂具有低的表面张力，良好的铺展和润湿性及热稳定等特点，使其在聚氨酯泡沫产品、纺织、油漆和涂料、化妆品以及农药领域获得了广泛的应用。按照分子结构，有机硅表面活性剂可分为四类，即：(1)三硅氧烷型MD1(R)M，(2)梳型(rake-type)MD1xDyM，(3)ABA嵌段型M1(R)DxM1(R)和(4)环型结构。中国专利CN103585926B，CN102972396B合成了三硅氧烷型表面活性剂并研究其性能；中国专利CN103657518B，CN101921398B等合成了梳型有机硅表面活性剂并研究其性能；中国专利CN104645877B等合成了ABA嵌端型有机硅表面活性剂并研究其性能。而对环型有机硅表面活性剂的合成研究报道较少。传统的有机硅表面活性剂是由一个疏水基和一个亲水基团组成，而随着对有机硅表面活性剂研究，由一个疏水基和两个亲水基团组成的有机硅表面活性剂(典型的如中国专利CN104645877B)，及由一个疏水基和三个亲水基团组成的有机硅表面活性剂(典型的如JournalofDispersionScienceandTechnology，2016，37:846–852)已经被合成。而对由一个疏水基及更多亲水基团形成的有机硅表面活性剂的研究鲜有报道。因此，鉴于现有制备环硅氧烷表面活性剂品种较少等问题，需要开发新型环硅氧烷表面活性剂并研究其制备方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种结构新颖的环硅氧烷表面活性剂及其制备方法。为解决上述第一方面的技术问题，本专利技术提供一种环硅氧烷表面活性剂，其结构通式如下：其中R为:在本专利技术的一个具体实施例中，该环硅氧烷表面活性剂的水溶液的最低表面张力为23及32mN/m；在水溶液中临界胶束浓为55及160mg/L。为体现完成本专利技术的另一任务，本专利技术的第二方面提供一种式I的环硅氧烷表面活性剂制备方法，其包括以下步骤：(1)四环氧封端环硅氧烷的制备以四甲基四氢环四硅氧烷及烯丙基缩水甘油醚为原料，在铂催化剂作用下，在一定温度下反应一定时间后，经处理得到四环氧封端环硅氧烷；(2)四氨基封端环硅氧烷的制备将乙二胺和步骤(1)得到的四环氧封端环硅氧烷原料在一定温度下反应一定时间后，经过处理得到四氨基封端环硅氧烷；(3)糖基改性环硅氧烷表面活性剂的制备将糖类和步骤(2)得到四氨基封端环硅氧烷在低碳醇溶剂存在下反应，并且控制低碳醇溶剂存在下的反应温度和反应时间，反应完成后，蒸除低碳醇溶剂，得到糖基改性环硅氧烷表面活性剂。其中R为:在本专利技术的一个具体技术方案中，所述步骤(1)中四甲基四氢环四硅氧烷与烯丙基缩水甘油醚及催化剂的摩尔比为1:4-20:0.05-0.5；控制反应温度为60-150℃；控制反应时间为5-50h。在本专利技术的又一个具体技术方案中，所述步骤(1)中的铂催化剂为氯铂酸；反应完后，通过减压蒸馏进行纯化。在本专利技术的再一个具体的技术方案中，所述步骤(2)中四环氧封端环硅氧烷与乙二胺的摩尔比1:8-60；控制反应温度25-100℃，控制反应时间为2-50h，反应后减压蒸馏去除未反应的原料，再减压提纯得到四氨基封端环硅氧烷。在本专利技术的还有一个具体技术方案中，所述步骤(3)的四氨基封端环硅氧烷与所述糖类的摩尔比为1:4-12；所述的控制低碳醇溶剂存在下的反应温度和反应时间是将反应温度控制为溶剂的回流温度，将反应时间控制为3-50h。在本专利技术的又而一个具体技术方案中，所述步骤(3)的糖类是指糖内酯或糖酸。在本专利技术的又而一个具体技术方案中，所述步骤(3)的糖内酯是指葡萄糖内酯，所述糖酸为乳糖酸。在本专利技术又更而的一个具体技术方案中，所述步骤(3)的低碳醇溶剂为甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇。在本专利技术又更而的一个具体技术方案中，一种环硅氧烷表面活性剂制备方法，其反应步骤如下所示：其中R为:本专利技术提供的环硅氧烷表面活性剂作为一种新的环硅氧烷表面活性剂而得以丰富环硅氧烷表面活性剂的种类，扩展使用范围。由于制备工艺过程简而不烦，并且制备成本低廉，因而可满足工业化放大生产要求以及能使获得的环硅氧烷表面活性剂具备优良的表面活性，从而可应用于采油、纺织、制革、生物技术等领域中。具体实施方式下面的实施例是对本专利技术的进一步阐述，但本专利技术的内容不限于此。本专利技术说明书中的实施方式仅用于对本专利技术进行说明，其并不对本专利技术的保护范围起到限定作用。本专利技术的保护范围仅由权利要求限定，本领域技术人员在本专利技术公开的实施方式的基础上所做的任何省略、替换或修改都将落入本专利技术的保护范围。制备下面所示结构通式的环硅氧烷表面活性剂分别由八个实施例加以说明。其中R为:实施例1四环氧封端环硅氧烷的制备在反应釜中加入四甲基四氢环四硅氧烷24.0Kg(100mol)，烯丙基缩水甘油醚45.61Kg(400mol)，及催化剂氯铂酸2.05Kg(5mol)，在60℃下反应50h后，经减压蒸馏得到四环氧封端环硅氧烷69.6Kg。四氨基封端环硅氧烷的制备在反应釜中加入上述四环氧封端环硅氧烷69.6Kg(100mol)，乙二胺48.08Kg(800mol)，在25℃下反应50h，反应完后经过减压蒸馏提纯得到双四氨基封端环硅氧烷96.6Kg。糖基改性环硅氧烷表面活性剂的制备在反应釜中加入上述四氨基封端环硅氧烷96.6Kg(100mol)及葡萄糖内酯71.2Kg(400mol)，用甲醇做溶剂，在回流温度下反应3小时。蒸除溶剂甲醇，真空干燥后得到产品四葡糖酰胺改性环硅氧烷表面活性剂160.6Kg。用K12表面张力仪测的其水溶液的最低表面张力为23mN/m，临界胶束浓度为55mg/L。实施例2四环氧封端环硅氧烷及四氨基封端环硅氧烷的制备同实施例1。糖基改性环硅氧烷表面活性剂的制备在反应釜中加入上述四氨基封端环硅氧烷96.6Kg(100mol)及乳糖酸143.3Kg(400mol)，用甲醇做溶剂，在回流温度下反应3小时。蒸除溶剂甲醇，真空干燥后得到产品四乳糖酰胺改性环硅氧烷表面活性剂232.8Kg。用K12表面张力仪测的其水溶液的最低表面张力为32mN/m，临界胶束浓度为160mg/L。实施例3四环氧封端环硅氧烷的制备在反应釜中加入四甲基四氢环四硅氧烷24.0Kg(100mol)，烯丙基缩水甘油醚228Kg(2000mol)，及催化剂氯铂酸20.5Kg(50mol)，在150℃下反应5h后，经减压蒸馏得到四环氧封端环硅氧烷69.6Kg。四氨基封端环硅氧烷的制备在反应釜中加入上述四环氧封端环硅氧烷69.6Kg(100mol)，乙二胺360.6Kg(6000mol)，在100℃下反应2h，反应完后经过减压蒸馏提纯得到双四氨基封端环硅氧烷96.6Kg。糖基改性环硅氧烷表面活性剂的制备在反应釜中加入上述四氨基封端环硅氧烷96.6Kg(100mol)及葡萄糖内酯213.7Kg(1200mol)，用乙醇做溶剂，在回流温度下反应50小时。蒸除溶剂乙醇，真空干燥后得到产品四葡糖酰胺改性环硅氧烷表面活性剂160.6Kg。用K12表面张力仪测的其水溶液的最低表面张力为23mN/m，临界胶束浓度为55mg/L。实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环硅氧烷表面活性剂，其结构通式如下：其中R为:

【技术特征摘要】
1.一种环硅氧烷表面活性剂，其结构通式如下：其中R为:2.一种环硅氧烷表面活性剂制备方法，其包括以下步骤：(1)四环氧封端环硅氧烷的制备以四甲基四氢环四硅氧烷及烯丙基缩水甘油醚为原料，在铂催化剂作用下，在一定温度下反应一定时间后，经处理得到四环氧封端环硅氧烷；(2)四氨基封端环硅氧烷的制备将乙二胺和步骤(1)得到的四环氧封端环硅氧烷原料在一定温度下反应一定时间后，经过处理得到四氨基封端环硅氧烷；(3)糖基改性环硅氧烷表面活性剂的制备将糖类和步骤(2)得到四氨基封端环硅氧烷在低碳醇溶剂存在下反应，并且控制低碳醇溶剂存在下的反应温度和反应时间，反应完成后，蒸除低碳醇溶剂，得到糖基改性环硅氧烷表面活性剂，其中R为:3.根据权利要求2所述的环硅氧烷表面活性剂制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中四甲基四氢环四硅氧烷与烯丙基缩水甘油醚及催化剂的摩尔比为1:4-20:0.05-0.5；控制反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾小君，付任重，马金培，张苑桢，孙杰，张裕明，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32