一种阴离子型双子表面活性剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种阴离子型双子表面活性剂，以酒石酸和脂肪胺为原料，先合成酒石酸酰胺，再在酒石酸酰胺的两个仲醇上通过醚化反应、取代反应或酯化反应等接上阴离子基团，合成酒石酸酰胺阴离子型双子表面活性剂，该双子表面活性剂降低水溶液表面张力的能力较强，临界胶束浓度值为10‑5数量级。该表面活性剂所用原料易得，酒石酸天然无毒易降解，合成工艺简单，成本低，产品因含有酰胺基团，使用排放后易于生物降解。

Anionic gemini surfactant and preparation method thereof

The present invention provides an anionic Gemini surfactant. Tartaric acid amide is synthesized from tartaric acid and aliphatic amine as raw materials. The Gemini surfactant is synthesized by etherifying, substituting or esterifying two secondary alcohols of tartaric acid amide with anionic groups. Gemini surfactant has a strong ability to reduce the surface tension of aqueous solution, and the critical micelle concentration is 10_5 order of magnitude. The surfactant is easy to obtain raw materials, tartaric acid is natural non-toxic and easy to degrade, the synthesis process is simple, the cost is low, the product contains amide group, after using and discharging, it is easy to biodegrade.

【技术实现步骤摘要】
一种阴离子型双子表面活性剂及其制备方法
本专利技术涉及表面活性剂
，尤其涉及一种阴离子型双子表面活性剂及其制备方法。
技术介绍
双子表面活性剂是具有双亲水基-双亲油基结构的新型表面活性剂，按亲水基团的种类，双子表面活性剂可以分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型四类。因其独特的结构，双子表面活性剂具有较低的临界胶束浓度和Krafft点、较高的表面活性、优良的水溶性及耐盐性能，是极具应用前景的新一代表面活性剂。近20年来，国内外在双子表面活性剂的合成及性能研究方面已较深入，合成出许多种类的双子表面活性剂。鉴于环保、产品生态安全性等因素，近年合成的双子表面活性剂主要以糖基类、可分解及可降解型为主。其中，可分解及可降解型双子表面活性剂的分子结构中主要含有缩醛基、酯基或酰胺基团，这些基团的特点是在一定条件下稳定，在另外条件下易于分解或降解，在分子结构中引入此类基团是开发可生物降解型表面活性剂的一条途径。然而，虽然已开发的双子表面活性剂的种类较多，但现有的双子表面活性剂的性价比有待提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含酰胺基阴离子型双子表面活性剂及其制备方法，提高双子表面活性剂的性能，且在使用排放后能够快速分解成无毒或低毒易降解物质。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种阴离子型双子表面活性剂，具有式I所示结构：式I中n＝5～29，R为-SO3M、-CH2CH2CH2SO3M、-SO3OM、-COOM、-CH2COOM或-PO3M2，M为Na+、K+或NH4+。优选的，所述阴离子型双子表面活性剂包括本专利技术提供了上述技术方案所述阴离子型双子表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将酒石酸、氯化亚砜和溶剂混合，进行酯化反应，得到酒石酸二酯；(2)将所述酒石酸二酯、溶剂和脂肪胺混合，进行酰胺化反应，得到酒石酸酰胺；(3)将所述酒石酸酰胺置于反应器内，于保护气氛下，在冰水浴中逐滴加入阴离子化试剂，直接或在催化剂作用下进行反应，再用碱中和，得到酒石酸酰胺阴离子型双子表面活性剂。优选的，所述步骤(1)中氯化亚砜与酒石酸的摩尔比为2～2.5。优选的，所述步骤(1)中酒石酸为左旋酒石酸。优选的，所述步骤(1)和步骤(2)中的溶剂为甲醇或乙醇。优选的，所述步骤(1)中酯化反应的温度为溶剂的沸点，酯化反应的时间为4～16h。优选的，所述步骤(2)中酰胺化反应的温度为溶剂的回流温度，酰胺化反应的时间为6～12h。优选的，所述步骤(3)的催化剂为氢化钠或钠，碱为氢氧化钠或氢氧化钾。优选的，所述步骤(3)中阴离子化试剂为丙磺酸内酯、氯磺酸、氯乙酸或磷酸。本专利技术提供了一种阴离子型双子表面活性剂，本专利技术以酒石酸和脂肪胺为原料，原料易得，合成工艺简单，成本低，酒石酸天然无毒易降解，产品因含有酰胺基团，使用排放后易于生物降解；本专利技术由酒石酸和脂肪胺先合成酒石酸酰胺，再在酒石酸酰胺的两个仲醇上通过醚化反应、取代反应或酯化反应等接上阴离子基团，合成酒石酸酰胺阴离子型双子表面活性剂，该双子表面活性剂降低水溶液表面张力的能力明显增强，临界胶束浓度值降低两个数量级，表面张力为32mN/m左右，临界胶束浓度为10-5数量级。附图说明图1为酒石酸酰胺阴离子型双子表面活性剂TAS和TAC水溶液表面张力随浓度的变化图。具体实施方式本专利技术提供了一种阴离子型双子表面活性剂，具有式I所示结构：式I中n＝5～29，R为-SO3M、-CH2CH2CH2SO3M、-SO3OM、-COOM、-CH2COOM或-PO3M2，M为Na+、K+或NH4+。在本专利技术中，所述n优选为5～19，更优选为7～17。在本专利技术中，所述阴离子型双子表面活性剂优选包括本专利技术提供了上述技术方案所述阴离子型双子表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将酒石酸、氯化亚砜和溶剂混合，进行酯化反应，得到酒石酸二酯；(2)将所述酒石酸二酯、溶剂和脂肪胺混合，进行酰胺化反应，得到酒石酸酰胺；(3)将所述酒石酸酰胺置于反应器内，于保护气氛下，在冰水浴中逐滴加入阴离子化试剂，直接或在催化剂作用下进行反应，再用碱中和，得到酒石酸酰胺阴离子型双子表面活性剂。本专利技术将酒石酸、氯化亚砜和溶剂混合，进行酯化反应，得到酒石酸二酯。在本专利技术中，所述酒石酸优选为左旋酒石酸。在本专利技术中，所述溶剂优选为乙醇或甲醇，更优选的，所述乙醇优选为无水乙醇。在本专利技术中，所述氯化亚砜与酒石酸的摩尔比优选为2～2.5，更优选为2.2。在本专利技术中，所述酒石酸、氯化亚砜和溶剂的混合优选是将酒石酸和溶剂混合，然后在搅拌条件下，向所得混合物中加入氯化亚砜。在本专利技术中，所述氯化亚砜的加入方式优选为滴加；本专利技术对于所述滴加的速率没有特殊的限定，具体的如逐滴加入。在本专利技术中，所述酯化反应的温度优选为溶剂的沸点，酯化反应的时间优选为4～16h，更优选为6～12h。本专利技术优选通过油浴加热的方式将酒石酸、氯化亚砜和溶剂的混合物加热至所述酯化反应的温度；在本专利技术的实施例中，具体是加热至回流。完成所述酯化反应后，本专利技术优选将所得酯化物料进行后处理，得到酒石酸二酯。在本专利技术中，所述后处理优选包括以下步骤：去除所述酯化物料中的溶剂，对所得剩余物进行萃取，将所得有机相进行洗涤、干燥，得到粗产物；将所述粗产物进行柱层析分离，去除所得洗脱液中的洗脱剂，得到酒石酸二酯。本专利技术对于去除所述酯化物料中的溶剂所采用的方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的技术方案即可，具体如旋蒸。本专利技术优选将所述剩余物与二氯甲烷混合，采用饱和碳酸氢钠溶液对所得混合物进行第一萃取，然后采用二氯甲烷对第一萃取后所得水相进行第二萃取，收集第一萃取和第二萃取所得有机相进行后续洗涤。本专利技术优选采用饱和食盐水对萃取所得有机相进行洗涤，并收集洗涤所得有机相进行后续干燥。本专利技术优选采用无水硫酸钠对洗涤所得有机相进行干燥，得到粗产物。在本专利技术中，所述柱层析分离过程中采用的洗脱剂优选为石油醚和乙酸乙酯的混合物；所述洗脱剂中石油醚和乙酸的体积比优选为1:(1.5～2.5)，更优选为1:2。本专利技术对于去除所述洗脱剂的方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的技术方案即可，具体如旋蒸。在本专利技术中，所述酯化反应的反应方程式为：得到酒石酸二酯后，本专利技术将所述酒石酸二酯、溶剂和脂肪胺混合，进行酰胺化反应，得到酒石酸酰胺。在本专利技术中，所述脂肪胺的结构式优选为H3C-(CH2)n-NH2，其中n＝5～29。在本专利技术中，所述溶剂优选为甲醇或乙醇。在本专利技术中，所述酒石酸二酯、溶剂和脂肪胺的混合优选是将溶剂和酒石酸二酯混合，然后在搅拌条件下，向所得混合物中加入脂肪胺。在本专利技术中，所述脂肪胺的加入方式优选为滴加；本专利技术对于所述滴加的速率没有特殊的限定，具体的如逐滴加入。在本专利技术中，所述酰胺化反应的温度优选为溶剂的回流温度，所述酰胺化反应的时间优选为6～12h，更优选为8～10h。本专利技术优选通过油浴加热的方式将酒石酸二酯、脂肪胺和溶剂的混合物加热至所述酰胺化反应的温度；在本专利技术的实施例中，具体是加热至回流。完成所述酰胺化反应后，本专利技术优选将所得酰胺化反应物料进行后处理，得到酒石酸酰胺。在本专利技术中，所述后处理优选包括以下步骤：将所述酰胺化反应物料冷却至室温，用无水乙醇依次进行洗涤和重结晶，得到酒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阴离子型双子表面活性剂，具有式I所示结构：

【技术特征摘要】
1.一种阴离子型双子表面活性剂，具有式I所示结构：式I中n＝5～29，R为-SO3M、-CH2CH2CH2SO3M、-SO3OM、-COOM、-CH2COOM或-PO3M2，M为Na+、K+或NH4+。2.根据权利要求1所述的阴离子型双子表面活性剂，其特征在于，所述阴离子型双子表面活性剂包括其中n＝5～29。3.权利要求1或2所述的阴离子型双子表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将酒石酸、氯化亚砜和溶剂混合，进行酯化反应，得到酒石酸二酯；(2)将所述酒石酸二酯、溶剂和脂肪胺混合，进行酰胺化反应，得到酒石酸酰胺；(3)将所述酒石酸酰胺置于反应器内，于保护气氛下，在冰水浴中逐滴加入阴离子化试剂，直接或在催化剂作用下进行反应，再用碱中和，得到酒石酸酰胺阴离子型双子表面活性剂。4.根据权利要求3所述的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁凤美，周翔，王辉，邢志奇，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31