一种含氟烃基磺酸型表面活性剂及其合成方法技术

本发明专利技术提供了一种含氟烃基磺酸型表面活性剂。本发明专利技术提供的含氟烃基磺酸型表面活性剂具有优异的抗盐性。根据实施例的实验结果可知，本申请提供的含氟烃基磺酸型表面活性剂具有优异的耐盐性，在盐度为3.34％的人工海水中的表面张力和在纯水中的表面张力相当，只有微量的增高，且增高值为0.5～2.7mN·m

Fluorinated alkyl sulfonic acid type surfactant and synthetic method thereof

The present invention provides a fluorine-containing alkyl sulfonic acid type surfactant. The fluorinated alkyl sulfonic acid surfactant provided by the present invention has excellent salt resistance. According to the experimental results the embodiment of the fluorinated alkyl sulfonic acid type surfactant is provided with excellent salt tolerance, surface tension in artificial seawater salinity in 3.34% and in water surface tension is only a trace of increased, and the increase value of 0.5 ~ 2.7mN / M

【技术实现步骤摘要】
一种含氟烃基磺酸型表面活性剂及其合成方法
本专利技术涉及表面活性剂
，尤其涉及一种含氟烃基磺酸型表面活性剂及其合成方法。
技术介绍
含氟烃基表面活性剂具有独特的“三高”、“二憎”性能，即表面活性高、耐热稳定性高、化学稳定性高和憎水、憎油。随着国际国内市场的日益增大，含氟表面活性剂已经被广泛应用于石油开采、煤炭冶金、机械工业、医药和农业等领域。通常含有C3～C12的氟烃基表面活性剂都具有优良的表面活性，但全氟化合物的广泛应用也带来的一系列环境问题，如全氟辛酸盐(PFOA)具有持久性环境有机污染物的基本特征。近十年来，新型含氟表面活性剂分子结构不断涌现，具有双碳氟链、碳氟碳氢杂化双链、双亲水链、多亲水链等新型含氟表面活性剂相继被报道。尽管含氟表面活性剂一直处于高速发展中，然而现有的含氟烃基表面活性剂却普遍存在着在盐溶液中不稳定的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含氟烃基磺酸型表面活性剂及其合成方法，本专利技术提供的含氟烃基磺酸型表面活性剂具有优异的抗盐性。本专利技术提供了一种含氟烃基磺酸型表面活性剂，具有式I所示结构：式I中，Rf为C3～C20含氟烷基；Y为C3～C6亚烷基；X可为-H或者-OH；R1和R2独立的为C2～C6亚烷基、C2～C6末端取代的羟烃基、C2～C6含双键的烷基、苯基或者苄基；R3为-CH2-、-CH2CH2-或者为-CH2-NH-。优选的，所述含氟烷基为全氟烷基或端甲基含氟烷基。优选的，所述端甲基含氟烷基为-CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CH3、-CF2CF2CF2CF2CF2CH3、-CF2CF2CF2CF2CH3、-CF2CF2CF2CH3或-CF2CF2CH3。优选的，所述Y为-CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2CH2-或-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-。优选的，所述C2～C6亚烷基为-CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2CH2-或-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-；所述C2～C6末端取代的羟烃基为-CH2CH2OH或-CH2CH2CH2OH；所述C2～C6含双键的烷基为C2～C6双键在端侧的直链烷基。本专利技术提供了一种含氟烃基磺酸型表面活性剂的合成方法，包括以下步骤：将二取代胺的溶液和含氟碘代烷进行取代反应，得到含氟烃基胺中间体；将所述含氟烃基胺中间体与磺酸类有机物在混合溶剂中进行季铵化反应，得到含氟烃基磺酸型表面活性剂；所述混合溶剂包括有机溶剂和水；所述有机溶剂为乙二醇甲醚、乙二醇乙醚或丙二醇；所述混合溶剂中有机溶剂和水的体积比为(1～9):1。优选的，所述二取代胺为二乙醇胺、二丙基胺、二烯丙基胺和二苄胺中的一种或几种；所述含氟碘代烷为全氟己基乙基碘、全氟丁基乙基碘、全氟己基甲基碘、碘代全氟己烷、碘代全氟丁烷、碘代全氟辛烷和1,1,2,2,3,3,4,4,5,5-十氟-1-碘己烷中的一种或几种。优选的，所述二取代胺和含氟碘代烷的摩尔比为1:(1～1.5)；所述二取代胺的溶液的浓度为2.5～4mol/L。优选的，所述磺酸类有机物为卤代烷磺酸钠和/或者磺酸内酯。优选的，所述含氟烃基胺中间体和磺酸类有机物的摩尔比为1:(2～3.5)；所述氟烃基胺中间体和磺酸类有机物的物质的量之和与混合溶剂的体积之比为1mol:(250～350)mL。本专利技术提供了一种含氟烃基磺酸型表面活性剂。本专利技术提供的含氟烃基磺酸型表面活性剂具有优异的抗盐性。根据实施例的实验结果可知，本申请提供的含氟烃基磺酸型表面活性剂具有优异的耐盐性，在盐度为3.34％的人工海水中的表面张力和在纯水中的表面张力相当，只有微量的增高，且增高值为0.5～2.7mN·m-1。具体实施方式本专利技术提供了一种含氟烃基磺酸型表面活性剂，具有式I所示结构：式I中，Rf为C3～C20含氟烷基；Y为C3～C6亚烷基；X可为-H或者-OH；R1和R2独立的为C2～C6亚烷基、C2～C6末端取代的羟烃基、C2～C6含双键的烷基、苯基或者苄基；R3为-CH2-、-CH2CH2-或者为-CH2-NH-。在本专利技术中，所述式I中Rf为C3～C20含氟烷基，优选为C3～C20全氟烷基或C3～C20端甲基含氟烷基；所述端甲基含氟烷基优选为-CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CH3、-CF2CF2CF2CF2CF2CH3、-CF2CF2CF2CF2CH3、-CF2CF2CF2CH3或-CF2CF2CH3。在本专利技术中，所述式I中Y为C3～C6亚烷基，优选为-CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2CH2-或-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-。在本专利技术中，所述式I中R1和R2独立的为C2～C6亚烷基、C2～C6末端取代的羟烃基、C2～C6含双键的烷基、苯基或者苄基。在本专利技术中，所述C2～C6亚烷基优选为-CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2CH2-或-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-；所述C2～C6末端取代的羟烃基优选为-CH2CH2OH或-CH2CH2CH2OH；所述C2～C6含双键的烷基优选为C2～C6双键在端侧的直链烷基，更优选为-CH2CH2＝CH2或-CH2CH2CH2＝CH2。在本专利技术中，所述式I中R3为-CH2-、-CH2CH2-或-CH2-NH-。在本专利技术中，当所述R3为-CH2-NH-时，所述-CH2-NH-中的氮原子优选与Rf形成碳氮键进行键接。在本专利技术中，具体的，所述含氟烃基磺酸型表面活性剂优选具有式II～式X所示结构：本专利技术还提供了一种含氟烃基磺酸型表面活性剂的合成方法，包括以下步骤：将二取代胺的溶液和含氟碘代烷进行取代反应，得到含氟烃基胺中间体；将所述含氟烃基胺中间体与磺酸类有机物在混合溶剂中进行季铵化反应，得到含氟烃基磺酸型表面活性剂；所述混合溶剂包括有机溶剂和水；所述有机溶剂为乙二醇甲醚、乙二醇乙醚或丙二醇；所述混合溶剂中有机溶剂和水的体积比为(1～9):1。本专利技术将二取代胺的溶液和含氟碘代烷混合进行取代反应，得到含氟烃基胺中间体。在本专利技术中，所述二取代胺优选为二乙醇胺、二丙基胺、二烯丙基胺和二苄胺中的一种或几种；所述含氟碘代烷优选为全氟己基乙基碘、全氟丁基乙基碘、全氟己基甲基碘、碘代全氟己烷、碘代全氟丁烷、碘代全氟辛烷和1,1,2,2,3,3,4,4,5,5-十氟-1-碘己烷中的一种或几种。在本专利技术中，所述二取代胺和含氟碘代烷的摩尔比优选为1:(1～1.5)，更优选为1:(1.1～1.4)，最优选为1:(1.2～1.3)。在本专利技术中，所述二取代胺的溶液中的溶剂优选为有机溶剂，更优选为乙酸乙酯、乙醚、四氢呋喃(THF)、乙二醇甲醚、乙腈、二氯甲烷和碳酸二甲酯中的一种或几种。在本专利技术中，所述二取代胺的溶液的浓度优选为2.5～4mol/L，更优选为2.8～3.8mol/L，最优选为3～3.5mol/L。在本专利技术中，所述取代反应优选在催化剂的催化条件下进行。在本专利技术中，所述催化剂优选为苄基三乙基氯化铵、苄基三甲基氯化铵或四丁基溴化铵。在本专利技术中，所述催化剂的物质的量与二取代胺和含氟碘代烷总物质的量之比优选为(0.5～1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含氟烃基磺酸型表面活性剂，具有式I所示结构：

【技术特征摘要】
1.一种含氟烃基磺酸型表面活性剂，具有式I所示结构：式I中，Rf为C3～C20含氟烷基；Y为C3～C6亚烷基；X为-H或者-OH；R1和R2独立的为C2～C6亚烷基、C2～C6末端取代的羟烃基、C2～C6含双键的烷基、苯基或者苄基；R3为-CH2-、-CH2CH2-或-CH2-NH-。2.根据权利要求1所述的含氟烃基磺酸型表面活性剂，其特征在于，所述含氟烷基为全氟烷基或端甲基含氟烷基。3.根据权利要求2所述的含氟烃基磺酸型表面活性剂，其特征在于，所述端甲基含氟烷基为-CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CH3、-CF2CF2CF2CF2CF2CH3、-CF2CF2CF2CF2CH3、-CF2CF2CF2CH3或-CF2CF2CH3。4.根据权利要求1所述的含氟烃基磺酸型表面活性剂，其特征在于，所述Y为-CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2CH2-或-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-。5.根据权利要求1所述的含氟烃基磺酸型表面活性剂，其特征在于，所述C2～C6亚烷基为-CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2CH2-或-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-；所述C2～C6末端取代的羟烃基为-CH2CH2OH或-CH2CH2CH2OH；所述C2...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁海波，陈亿新，谢文健，王江兵，辛伟贤，陈新滋，
申请(专利权)人：广州理文科技有限公司，江苏理文化工有限公司，江西理文化工有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44