一种2‑氯化, 3‑聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂的合成方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种2‑氯化，3‑聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂的合成方法及应用。其合成方法是先用十二胺与环氧氯丙烷进行反应合成带有双氯取代基的中间体，再利用该中间体与N，N‑二甲基十二烷基胺反应合成2‑氯化，3‑聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂。该方法实现了两步法合成目标产物，具有成本低廉且产物表面活性高的优点。将合成的2‑氯化，3‑聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂应用在复配表面活性剂中，得到的复配体系的表面活性剂的性能优于相应的单一体系。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于精细化工
，具体涉及一种2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂的合成方法及应用。
技术介绍
Gemini表面活性剂是两个传统的表面活性剂分子，通过特殊的连接基团，以化学键方式连接成的一种新型表面活性剂。Gemini表面活性剂季铵盐具有能降低溶液的表面张力、增溶、润湿、防腐、抗静电、乳化与破乳、分散与凝聚、起泡与消泡等优良性质，从而作为一类重要的精细化学品，被广泛应用于合成洗涤剂、食品工业、纺织工业、农业、采矿业、石油勘探与开采、造纸工业、交通、土木建筑业、环保、医药等生产及生活的各个领域。并且其在生产工艺改进，能源节约，产品质量提高，生产率提高，成本降低，附加值增加等方面发挥巨大作用，因而表面活性剂有“工业味精”的美称。Gemini表面活性剂的诞生标志着一个新时代的到来，它是表面活性剂工业的一次革命。虽然近几十年来，Gemini表面活性剂的开发及其研究一直是热点，但目前来说，Gemini表面活性剂价格相对较贵，难以大量生产，距工业化尚有一段距离。如能降低其生产成本后，它必将在许多领域取代传统单链表面活性剂。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种成本低廉且产物表面活性高的2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂的合成方法，并对应提供该2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂在复配表面活性剂体系中的应用。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下:一种2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂的合成方法，先用十二胺与环氧氯丙烷进行反应合成带有双氯取代基的中间体，再利用该中间体与N，N-二甲基十二烷基胺反应合成2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂。具体包括以下步骤:1)中间体制备:将十二胺溶解于无水乙醇，制成十二胺的乙醇溶液；再向该溶液中滴加环氧氯丙烷并搅拌，滴加完毕后继续在室温下搅拌反应12h；然后于40℃下减压旋蒸2h，以除去无水乙醇和未反应的环氧氯丙烷，得到无色透明黏性液体，即带有双氯取代基的中间体N，N-二(2-羟基-3-氯丙基)十二胺。十二胺中氨基上的两个活泼氢均被环氧氯丙烷所取代，环氧氯丙烷发生开环反应。无水乙醇的最小用量为恰能溶解十二胺和环氧氯丙烷的体积。其反应方程式如下:2)合成Gemini季铵盐:将步骤1)得到的带有双氯取代基的中间体与N，N-二甲基十二烷基胺按摩尔比1:1.8～2.6溶于作为溶剂的醇类中，在反应温度60～120℃下加热回流8～20h进行季铵化反应；再在60℃下减压旋蒸2h，以除去溶剂和未反应完的N，N-二甲基十二烷基胺，得到蜡状物。然后用正己烷洗涤该蜡状物，再将洗涤后的蜡状物从丙酮中重结晶三次，取出后自然干燥至恒重，得到白色固体，即为季铵盐型Gemini表面活性剂2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂。上述中间体醇类为溶剂发生反应，长链叔胺中的N原子进攻中间体中的Cl原子，并发生取代，进而生成季铵盐型Gemini表面活性剂。其反应方程式如下:其中:步骤1)中十二胺与环氧氯丙烷的摩尔比为1:2。在步骤2)中，带有双氯取代基的中间体与作为溶剂的醇类的摩尔比为1:8～1:15，其中中间体的物质的量为0.05moL；所述的作为溶剂的醇类为无水乙醇、正丙醇或异丙醇。进一步优化，在步骤2)中，带有双氯取代基的中间体与N，N-二甲基十二烷基胺按摩尔比1:2.2，反应温度为80℃，加热回流的时间为16h；所述的作为溶剂的醇类为正丙醇，带有双氯取代基的中间体与正丙醇的摩尔比为1:12。一种采用上述方法制备的2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂在复配表面活性剂中的应用，是将2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂与阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂中的一种按质量比或摩尔比(9～1):(1～9)混合，制成复配表面活性剂。复配表面活性剂可以是将2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂与阴离子型表面活性剂的质量比为4:6；所述的阴离子型表面活性剂为十二烷基硫酸钠(K12)。复配表面活性剂也可以是将2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂与阴离子型表面活性剂的摩尔比为4:6；所述的阴离子型表面活性剂为十二烷基硫酸钠(SDS)。复配表面活性剂又可以是将2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂与阳离子型表面活性剂的摩尔比为2:8或9:1；所述的阳离子型表面活性剂为十二烷基三甲基氯化铵。复配表面活性剂还可以是，将2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂与非离子型表面活性剂的摩尔比为1:9，制成复配表面活性剂；所述的非离子型表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚。与现有的技术相比，本专利技术具有如下有益效果:1、本专利技术先制备带有双氯取代基的中间体，再利用该中间体与N，N-二甲基十二烷基胺反应合成了2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂。第一步的转化率在90％以上，第二步的转化率在70％以上，可见其转化率高，又由于其采用的原料的价格低廉，反应历程简单，因此十分便于工业化推广。2、表面活性高。本专利技术合成的2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂是一种具有较好的表面活性的Gemini表面活性剂，合成出目标产物Gemini表面活性剂的临界胶束浓度cmc为1.0×10-4mol/L，对应的表面张力为37mN/m。与传统单季铵盐表面活性剂十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)比较，合成的产品具有较好的表面活性、泡沫性能和乳化性能，大大优于传统单季铵盐表面活性剂十二烷基三甲基氯化铵。3、应用于复配体系的性能好。本专利技术合成产品与阴离子型表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)、阳离子型表面活性剂十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)、非离子型表面活性剂OP-10进行复配，复配体系的部分应用性能较单一体系均有不同程度的提高，产品/SDS(阳-阴离子型表面活性剂)复配表面活性高，产品/OP-10复配泡沫性能良好，协同作用显著。附图说明图1为表面张力测定装置的结构示意图；图2为反应温度对2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂收率的影响曲线；图3为反应时间对2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂收率的影响曲线；图4为不同溶剂对2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂收率的影响柱状图；图5为原料摩尔比对2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂收率的影响曲线；图6为溶剂用量对2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂收率的影响曲线；图7为十二胺的红外光谱图；图8为环氧氯丙烷的红外光谱图；图9为N，N-二(2-羟基-3-氯丙基)十二胺的红外光谱图；图10为2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂的红外光谱图；图11为2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂溶液与十二烷基三甲基氯化铵溶液的表面张力γ-浓度对数lgc图；图12为2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂/K12复配体系表面张力随产品含量变化曲线；图13为2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂/SDS复配体系表面张力随产品摩尔含量变化曲线；图14为2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂/DTAC复配体系表面张力随产品摩尔含量变化曲线；图15为2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂/OP-10复配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种2‑氯化，3‑聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂的合成方法，其特征在于，先用十二胺与环氧氯丙烷进行反应合成带有双氯取代基的中间体，再利用该中间体与N，N‑二甲基十二烷基胺反应合成2‑氯化，3‑聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂。

【技术特征摘要】
1.一种2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂的合成方法，其特征在于，先用十二胺与环氧氯丙烷进行反应合成带有双氯取代基的中间体，再利用该中间体与N，N-二甲基十二烷基胺反应合成2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂。2.根据权利要求1所述的2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂的合成方法，其特征在于，包括以下步骤:1)中间体制备:将十二胺溶解于无水乙醇，制成十二胺的乙醇溶液；再向该溶液中滴加环氧氯丙烷并搅拌，滴加完毕后继续在室温下搅拌反应12h；然后于40℃下减压旋蒸2h，以除去无水乙醇和未反应的环氧氯丙烷，得到无色透明黏性液体，即带有双氯取代基的中间体N，N-二(2-羟基-3-氯丙基)十二胺；2)合成Gemini季铵盐:将步骤1)得到的带有双氯取代基的中间体与N，N-二甲基十二烷基胺按摩尔比1:1.8～2.6溶于作为溶剂的醇类中，在反应温度60～120℃下加热回流8～20h进行季铵化反应；再在60℃下减压旋蒸2h，以除去溶剂和未反应完的N，N-二甲基十二烷基胺，得到蜡状物；然后用正己烷洗涤该蜡状物，再将洗涤后的蜡状物用丙酮重结晶三次，取出后自然干燥至恒重，得到白色固体，即为2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂。3.根据权利要求2所述的2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂的合成方法，其特征在于:步骤1)中十二胺与环氧氯丙烷的摩尔比为1:2。4.根据权利要求2所述的2-氯化，3-聚羟丙基十二胺季铵盐表面活性剂的合成方法，其特征在于，在步骤2)中，带有双氯取代基的中间体与作为溶剂的醇类的摩尔比为1:8～1:15，其中中间体的物质的量为0.05moL；所述的作为溶剂的醇类为无水乙醇、正丙醇或异丙醇。5.根据权利要求4所述的2...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡震，于海莲，王青松，
申请(专利权)人：四川理工学院，
类型：发明
国别省市：四川;51