一种超支化铵盐型阳离子表面活性剂及制备和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种超支化铵盐型阳离子表面活性剂及其制备方法和用途，是一种超支化铵盐型阳离子表面活性剂，以聚乙烯亚氨，苯乙烯，苯酚为单体，将单体通过偶联得到。其制备步骤如下：第一步，4-苯乙基苯酚的合成；第二步，1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯的合成；第三步，聚乙烯亚氨基1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯（HJM）的合成。通过测定临界胶束浓度（CMC）测量，超支化铵盐型阳离子表面活性剂与市面使用的阳离子型表面活性剂对比性能显著提高。将表面活性剂应用于农药稳定性，造纸，纳米复合材料改性，蛋白质分离和无机粒子分散发现超支化铵盐型阳离子表面活性剂效果最佳，实用价值高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于表面活性剂
涉及农药，造纸和无机粒子，是一种超支化铵盐型阳离子表面活性剂及合成方法。
技术介绍
超支化聚合物是一类具有立体三维结构，高度支化的聚合物。超支化聚合物具有多端基易修饰，熔点低，流动性好，溶解性好等特点。利用这些特点可将超支化聚合物设计成一种两亲结构，使其具有较好的表面活性，降低水相与油相间的界面张力，成为性能优异的表面活性剂。可广泛应用于颜料、染料、水溶液煤浆、农药等行业。传统小分子表面活性剂的缺点是：在固体颗粒表面吸附不牢固，容易从表面解离导致颗粒重新聚集或沉淀。超支化阳离子类表面活性剂通过空间位阻作用及静电斥力作用可使体系稳定，显著降低体系的粘度。在水性体系中能最大程度发挥分散能力，比小分子表面活性剂具有更好的分散效果。与传统的小分子表面活性剂相比，超支化表面活性剂在单分子胶束的形成，在染料、纳米粒子及药物粒子的分散，药物分子的运载，纳米金属或非金属改性的预处理等方面体现出了其他两亲性化合物无法比拟的优势。现有技术阳离子表面活性剂的应用越来越广泛，但是这类表面活性剂的合成工艺还存在着反应过程复杂、体系稳定性差、成本高、反应时间长、收率不高、环境污染、原料利用率低等难以克服的技术问题。所以专利技术一种具有优良分散稳定性、制备成本低、环境友好的超支化铵盐型阳离子表面活性剂及其制备工艺是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是制备一种具有优良分散稳定性、制备成本低、环境友好的超支化阳离子表面活性剂并对及其制备工艺进行优化。所述表面活性剂的合成路线如下所示：为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种超支化铵盐型阳离子表面活性剂，具有如下结构：式中n为聚乙烯亚氨基团数，m为1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯酚基团数。n为20-60，m为10-30；其制备方法原料包括以下物质：(a)以苯酚、苯乙烯，环氧氯丙烷和聚乙烯亚氨为单体(b)酸性催化剂，用量为单体总量的0.1％-1％(c)碱性催化剂，用量为单体总量的1％-10％(d)溶剂1，用量为单体总量的1％-10％；(e)溶剂2，用量为单体总量的1％-10％；制备步骤包括：(1)在反应瓶中加入苯酚和酸性催化剂，N2保护，搅拌，加热至90-180℃；反应时间为1-8h；(2)向步骤(1)溶液中，缓慢滴加苯乙烯，0.5-3小时内滴加完毕，保温反应3-10小时；反应温度保持90-180℃(3)向步骤(2)溶液，加入碱性催化剂和单体总量的1％-10％的溶剂1，然后缓慢滴加环氧氯丙烷，开启搅拌，加热到50-100℃，反应2-8h，过滤除沉淀；(4)在反应瓶中加入聚乙烯亚氨和单体总量的1％-10％的溶剂2，50-100℃，缓慢滴加步骤(3)溶液，反应2-10h，冷却至室温，得到所述超支化铵盐型阳离子表面活性剂；其中：所述酸性催化剂为浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸、浓磷酸、草酸及醋酸中的一种；所述碱性催化剂为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠及碳酸钾中的一种；所述溶剂1及溶剂2均为丙酮、甲醇、乙醇、氯仿、DMF、DMSO及正己烷中的一种。所述超支化铵盐型阳离子表面活性剂在制备农药制剂、造纸和无机粉体的应用。本专利技术的应用技术效果：实验表明本专利技术超支化阳离子表面活性剂对无机粉体及农药有良好的分散效果，对制备环氧树脂/二氧化钛纳米复合材料，提高二氧化钛在环氧树脂中的分散，促进均相的形成，进一步改善复合材料的性能；广泛应用于农药制剂、颜料、染料和水煤浆等行业。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、本专利技术超支化铵盐型阳离子表面活性剂结构新型，属于新型表面活性剂。2、本专利技术方法在超支化铵盐型阳离子表面活性剂的制备过程中，先合成4-苯乙基苯酚在与环氧氯丙烷反应，得到1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯，最后加入聚乙烯亚氨反应。3、聚乙烯亚氨含有功能化的氨基基团，因此含有聚乙烯亚氨接枝后的铵盐型超支化阳离子表面活性剂具有较好的水溶液溶性，对分散体系的pH值有良好的适应性。4、本专利技术超支化铵盐型阳离子表面活性剂具有理想的聚合度及氨基、疏水官能团分布，通过空间位阻效应和静电排斥使被分散物质分散稳定。5、本专利技术方法的制备工艺简单，操作容易，催化剂用量少，反应活性高，条件温和，且反应步骤简单，反应结束后，直接得到产物，后处理容易。6、本专利技术方法所用原料价廉易得，收益率高，几乎没有物料损失，改变传统阳离子成本高的不良局面。本专利技术的优点是：共聚物表面活性剂制备工艺简单、操作容易、生产周期短、成本低廉、无环境污染、适于工业规模化生产。附图说明图1是本专利技术实施例1制得的4-苯乙基苯酚的红外谱图(IR)；图2是本专利技术实施例1制得的4-苯乙基苯酚的核磁共振氢谱图(1HNMR)；图3是本专利技术实施例1制得的1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯的红外谱图(IR)；图4是本专利技术实施例1制得的1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯的核磁共振氢谱图(1HNMR)；图5是本专利技术实施例1制得的聚乙烯亚氨基1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯的红外谱图(IR)；图6是本专利技术实施例1制得的聚乙烯亚氨基1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯的核磁共振氢谱图(1HNMR)；图7是本专利技术实施例1、2和3分别制得的聚乙烯亚氨基1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯阳离子表面活性剂(HJM-1，HJM-2和HJM-3)的CMC图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步详细、完整地说明，但仅是对本专利技术的示例性说明，不是对本专利技术范围的限制。实施例11)对超支化铵盐阳离子表面活性剂的合成。将苯酚和以单体总量计算质量百分比为1％的草酸，加入反应瓶中，通入氮气保护，在搅拌下升温至100℃，缓慢滴加苯乙烯(苯乙烯与苯酚摩尔比为1:1.5)，反应4h，停止反应冷却至室温，即得到4-苯乙基苯酚，产率94％。将4-苯乙基苯酚和以单体总量计算质量百分比为4％的三乙胺，加入反应瓶中，溶解在5倍单体总质量的无水乙醇中，在搅拌下升温至80℃，缓慢滴加环氧氯丙烷(4-苯乙基苯酚与环氧氯丙烷摩尔比为1︰1.1)，反应4h，停止反应冷却至室温，即得到1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯，产率90％。将聚乙烯亚氨溶解在5倍单体总质量的丙酮中，加入反应瓶中，在搅拌下升温至60℃，缓慢滴加1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯(1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯与聚乙烯亚氨摩尔比为2.5︰1)，反应3h，停止反应冷却至室温，即得到聚乙烯亚氨基1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯阳离子表面活性剂，产率95％。将实施例1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超支化铵盐型阳离子表面活性剂，其特征在于具有如下结构：式中n为聚乙烯亚氨基团数，m为1‑环丙基甲氧基‑4‑苯乙基苯酚基团数；n为20‑60，m为10‑30。

【技术特征摘要】
1.一种超支化铵盐型阳离子表面活性剂，其特征在于具有如下结构：
式中n为聚乙烯亚氨基团数，m为1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯酚基团数；n为20-60，m为
10-30。
2.一种超支化铵盐型阳离子表面活性剂的制备方法，其特征在于其制备原料包括以下物质：
(a)以苯酚、苯乙烯，环氧氯丙烷和聚乙烯亚氨为单体
(b)酸性催化剂，用量为单体总量的0.1％-1％
(c)碱性催化剂，用量为单体总量的1％-10％
(d)溶剂1，用量为单体总量的1％-10％；
(e)溶剂2，用量为单体总量的1％-10％；
其制备方法包括以下步骤：
(1)在反应瓶中加入苯酚和酸性催化剂，N2保护，搅拌，加热至90-180℃；反应时间为
1-8h；
(2)向步骤(1)溶液中，缓慢滴加苯乙烯，0.5-3小时内滴加完...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐敏，黄海龙，葛浩，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海;31