一种阳离子型有机硅双子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阳离子型有机硅双子表面活性剂及其制备方法，包括如下步骤：1)有机硅中间体的制备：采用氯丙基三氯硅烷和三甲基氯硅烷反应制得有机硅中间体；2)酯基或酰胺基的中间体的制备；3)阳离子型有机硅双子表面活性剂的制备：以苯甲醇为溶剂，KI为催化剂，将步骤2)制备的酯基或酰胺基中间体与步骤1)制备的有机硅中间体按1：2～4的摩尔比反应，反应结束后减压蒸馏除去溶剂，然后提纯得红棕色膏状产物。本发明专利技术提供了一种经济环保的阳离子型有机硅双子表面活性剂及其制备方法，本发明专利技术制备的表面活性剂与传统表面活性剂相比具有高效性，且具有较低的临界胶束浓度，较好的水溶性及生物降解性，同时具备了双子型表面活性剂与有机硅表面活性剂两者优良的特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种阳离子型有机硅双子表面活性剂及其制备方法，属于有机硅表面活性剂

技术介绍
双子表面活性剂自1971年被合成以来，一直受到国内外学者广泛的关注与研究，研究发现，双子型表面活性剂比传统单链表面活性剂具有更高的表面活性，更低的临界胶束浓度(CMC)及更好的协同性等。而有机硅表面活性剂由于具有表面活性高、润湿铺展性好、生理毒性低、安全环保等优越性能，已被广泛应用于纺织、日化、农药等领域。有机硅双子表面活性剂作为一类新型高效表面活性剂，兼具了有机硅表面活性剂和双子表面活性剂的优点，同时又克服了普通有机硅表面活性剂水解稳定性差的问题，因此近年来备受关注。然而，随着有机硅表面活性剂品种的不断增加，应用领域的不断扩大，其对环境的危害也日益显露。因此，开发新型高效且易生物降解的有机硅表面活性剂在实际生产中有着重要意义。阳离子表面活性剂由于阳离子基团的存在使其具有抗菌、抗静电等作用，在织物柔软剂、抗静电剂、杀菌剂等方面具有广泛应用。而目前大多数关于有机硅双子表面活性剂的研究主要集中在非离子型有机硅双子表面活性剂的制备上，有关阳离子型有机硅双子表面活性剂的相关研究报道还较少，故而开发一种高效且环保的阳离子型有机硅双子表面活性剂十分必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种阳离子型有机硅双子表面活性剂及其制备方法，本专利技术制备的表面活性剂与传统表面活性剂相比具有高效性，且具有较低的临界胶束浓度，较好的水溶性及生物降解性，同时具备了双子型表面活性剂与有机硅表面活性剂两者优良的特性。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种阳离子型有机硅双子表面活性剂，所述的阳离子型有机硅双子表面活性剂的结构式如式(1)所示：式中R为或其中n为2，3或4，R1为CH3或(CH3)3SiO。一种阳离子型有机硅双子表面活性剂的制备方法，包括如下步骤：1)有机硅中间体的制备：采用氯丙基三氯硅烷和三甲基氯硅烷按1：4～6的摩尔比或采用氯丙基甲基二氯硅烷和三甲基氯硅烷按1：2～4的摩尔比加入反应瓶中，再分别滴加异丙醇和去离子水，室温搅拌反应，反应结束冷却至室温，分离有机层，并用去离子水洗至中性，干燥后再减压蒸馏得到有机硅中间体；2)酯基或酰胺基的中间体的制备：所述的含酯基中间体的制备方法为：采用丁二酰氯、戊二酰氯、己二酰氯中的一种与N,N-二甲基乙醇胺按1：2～2.2的摩尔比反应制得；所述的含酰胺基中间体的制备方法为：采用丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯中的一种与3-二甲胺基丙胺按1：2.5～3的摩尔比反应制得；3)阳离子型有机硅双子表面活性剂的制备：以苯甲醇为溶剂，KI为催化剂，将步骤2)制备的酯基或酰胺基中间体与步骤1)制备的有机硅中间体按1：2～4的摩尔比反应，反应结束后减压蒸馏除去溶剂，然后提纯得红棕色膏状产物。所述的步骤1)中室温搅拌反应时间为6h；所述的干燥方法为：加无水Na2SO4干燥过夜。所述的步骤2)中的含酯基中间体制备方法为将原料先冰浴再室温下反应2～3h制得；所述的步骤2)中所述的含酰胺基中间体的制备方法为将原料在N2保护下于100℃反应12h制得。所述的步骤3)中利用步骤2)制备的酯基或酰胺基中间体与步骤1)制备的有机硅中间体混合反应在N2保护下于95～105℃反应48h，反应结束后减压蒸馏除去溶剂，并用乙醚和丙酮的混合物多次提纯，得红棕色膏状产物。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种经济环保的阳离子型有机硅双子表面活性剂及其制备方法，本专利技术制备的表面活性剂与传统表面活性剂相比具有高效性，且具有较低的临界胶束浓度，较好的水溶性及生物降解性，同时具备了双子型表面活性剂与有机硅表面活性剂两者优良的特性。具体实施方式实施例1本实施例的一种阳离子型有机硅双子表面活性剂制备方法，包括如下步骤：1)氯丙基三-(三甲基硅氧基)硅烷的制备；在装有回流冷凝管的反应瓶中，加入8.47g(0.04mol)氯丙基三氯硅烷和26.06g(0.24mol)三甲基氯硅烷，室温搅拌下缓慢加入21.62g(0.36mol)异丙醇进行醇解反应，然后再滴加6.48g(0.36mol)去离子水，室温搅拌6h，再冷却至室温，分离有机层，用去离子水洗至中性，加无水Na2SO4干燥过夜，减压蒸馏得到氯丙基三-(三甲基硅氧基)硅烷。2)N,N-二(2-二甲基乙基)己二酯的制备；将5.0gK2CO3加入到100mL的反应瓶中，充入N2密封，并将其固定于0℃冰浴中，加入30mL二氯甲烷和2.67g(30mmol)N,N-二甲基乙醇胺，用注射针逐滴加入2.56g(14mmol)己二酰氯，滴加完毕移去冰浴，室温下搅拌2h，反应结束加入适量冰水溶解固体，分离水相和有机相，并用二氯甲烷萃取水相，有机相用无水Na2SO4干燥，再过滤除去Na2SO4固体，旋蒸除去溶剂，将其放入40℃真空干燥箱干燥12h得无色液体产物。3)含酯基阳离子型有机硅双子表面活性剂的制备；将8.95g(24mmol)步骤1)制备的氯丙基三-(三甲基硅氧基)硅烷和0.04g(0.24mmol)KI加入到100mL反应瓶中，充入N2密封，再将1.72g(6.0mmol)步骤2)制备的N,N-二(2-二甲基乙基)己二酯溶于30mL苯甲醇缓慢滴入反应瓶中，100℃反应48h，反应结束减压蒸馏除去溶剂，并用乙醚和丙酮的混合物多次提纯，干燥得红棕色膏状产物。本实施例的上述方法中的三步反应，反应路线如下：1)氯丙基三-(三甲基硅氧基)硅烷的制备2)酯化反应3)季铵化反应对上述所制备的有机硅季铵盐表面活性剂进行红外光谱和核磁共振表征，所得到的红外光谱和核磁共振数据如下：FTIR(KBr，cm-1)：2890～2960(C-H)，1734(C＝O)，1258，838，756(Si-Me3)，1025～1135(C-O,Si-O)；1HNMR(CDCl3，ppm)：0.07(s,54H,Si-CH3)，0.43～0.46(t,4H,Si-CH2)，1.63～1.69(m,8H,CO-C-CH2,Si-C-CH2-)，2.38(d,4H,N-CH2-)，3.41(s,12H,N-(CH3)2)，3.46～3.49(m,4H,N-CH2-C-O)，4.06(s,4H,N-C-CH2-O)，4.57(s,4H,CO-CH2)。通过红外光谱和核磁共振谱图可知所合成的化合物与目标产物的结构相符合。本实施例制备了一种阳离子型有机硅双子表面活性剂，该表面活性剂与传统表面活性剂相比具有高效性，且具有较低的临界胶束浓度，较好的水溶性及生物降解性，同时具备了双子型表面活性剂与有机硅表面活性剂两者优良的特性。实施例2本实施例的一种阳离子型有机硅双子表面活性剂制备方法，包括如下步骤：1)氯丙基二-(三甲基硅氧基)甲基硅烷的制备；在装有回流冷凝管的反应瓶中，加入9.57g(0.05mol)氯丙基甲基二氯硅烷和21.64g(0.20mol)三甲基氯硅烷，室温搅拌下缓慢加入18.00g(0.30mol)异丙醇进行醇解反应，然后再缓慢滴加5.40g(0.30mol)去离子水，室温搅拌6h，再冷却至室温，分离有机层，用去离子水洗至中性，加无水Na2SO4干燥过夜，减压蒸馏得到氯丙基二-(三甲基硅氧基)甲基硅烷。2)N,N-二(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阳离子型有机硅双子表面活性剂，其特征在于，所述的阳离子型有机硅双子表面活性剂的结构式如式(1)所示：式中R为其中n为2，3或4，R1为CH3或(CH3)3SiO。

【技术特征摘要】
1.一种阳离子型有机硅双子表面活性剂，其特征在于，所述的阳离子型有机硅双子表面活性剂的结构式如式(1)所示：式中R为其中n为2，3或4，R1为CH3或(CH3)3SiO。2.一种如权利要求1所述的阳离子型有机硅双子表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)有机硅中间体的制备：采用氯丙基三氯硅烷和三甲基氯硅烷按1：4～6的摩尔比或采用氯丙基甲基二氯硅烷和三甲基氯硅烷按1：2～4的摩尔比加入反应瓶中，再分别滴加异丙醇和去离子水，室温搅拌反应，反应结束冷却至室温，分离有机层，并用去离子水洗至中性，干燥后再减压蒸馏得到有机硅中间体；2)酯基或酰胺基的中间体的制备：所述的含酯基中间体的制备方法为：采用丁二酰氯、戊二酰氯、己二酰氯中的一种与N,N-二甲基乙醇胺按1：2～2.2的摩尔比反应制得；所述的含酰胺基中间体的制备方法为：采用丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯中的一种与3-二甲胺基丙胺按1：2.5～3的摩尔比反应制得；3)阳离子型有机硅双子表面活性剂的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，王新英，王际平，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33