一种含有偶氮苯基团的二聚表面活性剂及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种含有偶氮苯基团的二聚表面活性剂及其应用，属于表面活性剂科学与应用技术领域。本发明专利技术表面活性剂通过油酸钠与二聚季铵盐复配得到了静电构筑的二聚表面活性剂，该两亲化合物分子结构上有利于泡沫的形成，在较低的用量下即可发泡；本发明专利技术表面活性剂溶液能够形成稳定的泡沫响应性能体系，当用紫外光照射，其泡沫稳定性保持稳定性不变，消除了偶氮苯结构在紫外照射下消泡作用的影响。本发明专利技术表面活性剂对偶氮苯衍生物的光响应基础研究起到积极促进作用，可以广泛应用于化妆品、矿物浮选剂、纺织纤维柔软剂、抗静电剂以及颜料分散剂等诸多领域。

A Dimeric Surfactant Containing Azophenyl Group and Its Application

The invention discloses a dimeric surfactant containing azobenzene group and its application, which belongs to the field of Surfactant Science and application technology. The surfactant of the invention is prepared by compounding the sodium oleate with the two polyquaternary ammonium salt to obtain an electrostatically constructed two surfactant. The two affinity compound is favorable for foam formation and can be foamed at lower dosage. The surfactant solution of the present invention can form a stable foam response performance system, and the foam stability remains unchanged when irradiated by ultraviolet light. The defoaming effect of azobenzene structure under ultraviolet irradiation was eliminated. The surfactant of the invention plays an active role in promoting the basic research of light response of azobenzene derivatives, and can be widely used in many fields such as cosmetics, mineral flotation agent, textile fiber softener, antistatic agent and pigment dispersant.

【技术实现步骤摘要】
一种含有偶氮苯基团的二聚表面活性剂及其应用
本专利技术涉及一种含有偶氮苯基团的二聚表面活性剂及其应用，属于表面活性剂科学与应用

技术介绍
表面活性剂是一种加入极少量就能显著地降低溶液的表面张力并在体相中形成有序的分子聚集体的一类物质，由疏水基团与亲水基团组成。表面活性剂因其两亲特性，既能吸附在界面上，又可以在一定浓度的溶液中形成有泡沫乳液，因此具有泡沫浮选、离子浮选、泡沫驱油、泡沫灭火等性能。表面活性剂在溶液中可自组织形成各种分子有序聚集体，如球形泡沫、棒状泡沫、泡沫、囊泡和液晶等等。表面活性剂泡沫，形成条件及相关机理，一直是表面活性剂科学领域关注和研究的重点。其中泡沫在近年的研究中占有重要地位。气泡力是指泡沫形成的难易程度和生成泡量的多少，而稳定性是指生成泡沫的持久力，消泡的难易。也就是说，泡沫的稳定性就是指泡沫存在寿命的长短。当然，究其本质而言，泡沫是一种热力学不稳定体系，不可能稳定。正是因为其这种独特的性质，使得其在泡沫建筑材料、泡沫塑料、面包药物控释、生物工程、化妆品、等领域得到了广泛的应用。含有偶氮苯基团的表面活性剂通过一定波长的紫外光照射表面活性剂溶液，偶氮苯分子由顺式结构转化为反式结构，从而引起表面活性剂分子亲水亲油平衡值的变化或参加泡沫自组装的反离子的结构变化，导致泡沫响应性能体系结构的破坏或重构，从而使得体系宏观泡沫稳定性随光照不断重复循环变化。目前已报道的含有偶氮苯基团的表面活性剂在经紫外光照后泡沫都极不稳定，稳定性会发生显著变化，经常用作为消泡剂。然而在很多场景中是要求表面活性剂能够具有一定的紫外光稳定性，比如化妆品、矿物浮选剂、纺织纤维柔软剂及抗静电剂，以及颜料分散剂等诸多领域。因此，制备一种具有较好泡沫响应性能且紫外光稳定好的含偶氮苯基团的表面活性剂是有迫切的市场需求的。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术利用在低聚盐中引入了偶氮苯基团，并将二个季铵头基通过偶氮苯基团联接，提供了一种具有偶氮苯基团的“拟”低聚表面活性剂，该表面活性剂能够形成泡沫响应性能体系，增强低聚离子型表面活性剂的聚集能力，且紫外持续照射后的泡沫稳定性较高。“拟”低聚表面活性剂是一类制备简单、性能优异的两亲化合物，通过非共价键相互作用构筑“拟”低聚表面活性剂是构成低聚表面活性剂效率最高的方法，避免了繁杂的合成反应，而且具有更低的临界泡沫浓度(cmc)、更高的黏稠性、更丰富的自组装行为和独特的流变行为。该两亲化合物分子结构上有利于泡沫的形成，有望在较低的用量下即可自组装成黏弹性流体。因此，通过非共价键作用构筑“拟”低聚表面活性剂自组装行为的研究兼具有理论研究和实用价值。本专利技术首次将偶氮苯基团引入到“拟”二聚表面活性剂中，并通过核磁、紫外光谱、具塞量筒法研究了紫外光对含有偶氮苯基团的二聚盐分子结构以及拟二聚表面活性剂泡沫稳定性的影响。本专利技术的第一个目的是提供一种二聚表面活性剂，所述二聚表面活性剂由二聚季铵盐与油酸盐复配得到，所述二聚季铵盐是利用二个季铵头基与偶氮苯基团联接得到的含有偶氮苯的四聚季铵盐。本专利技术的第二个目的是提供一种二聚表面活性剂，其结构为式(I)：在本专利技术的一种实施方式中，所述二聚表面活性剂的制备方法包括：以对硝基甲苯、三甲胺、镁条为起始原料，合成含有偶氮苯的二聚季铵盐，然后将二聚季铵盐与油酸钠复配，得到最终的具有偶氮苯基团的二聚表面活性剂。在本专利技术的一种实施方式中，所述二聚季铵盐与油酸钠按照摩尔比1:2进行复配。在本专利技术的一种实施方式中，所述制备方法具体包括：(1)以对硝基甲苯、镁条为起始原料，摩尔比1:(1.5-2.5)混合，升温至50-70℃发生取代反应合成偶氮苯；(2)将偶氮苯与N-溴代琥珀酰亚胺按照摩尔比1:(1.5-2.5)混合，升温至75-90℃，反应生成1,2-双(4-(溴甲基)苯基)二氮烯，将1,2-双(4-(溴甲基)苯基)二氮烯与三甲胺溶液按照摩尔比1:(2-6)混合，生成1,1'-(二氮烯-1,2-二基双(4,1-亚苯基))二(N，N，N-三甲基甲铵)；(3)将步骤(2)所得的二聚季铵盐与油酸钠复配，得到最终的静电构筑的含有偶氮苯基团的二聚表面活性剂。在本专利技术的一种实施方式中，所述1,2-双(4-(溴甲基)苯基)二氮烯与三甲胺的摩尔比为1:4～1:6。在本专利技术的一种实施方式中，所述1,2-双(4-(溴甲基)苯基)二氮烯与三甲胺溶液反应条件为20℃～85℃反应8-12小时。在本专利技术的一种实施方式中，所述1,1'-(二氮烯-1,2-二基双(4,1-亚苯基))二(N，N，N-三甲基甲铵)与油酸钠按照摩尔比1:2混合均匀，得到最终的静电构筑的二聚表面活性剂。在本专利技术的一种实施方式中，含有偶氮苯基团的二聚季铵盐的合成路线如下：本专利技术的第三个目的是提供一种改善含偶氮苯基团的表面活性剂紫外泡沫稳定性的方法，所述方法是构筑上述的二聚表面活性剂。本专利技术的第四个目的是提供一种泡沫响应体系，所述体系中包含上述的二聚表面活性剂。本专利技术的第五个目的是提供一种泡沫响应体系，所述体系中包含式(II)所示结构的二聚季铵盐，在本专利技术的一种实施方式中，本专利技术提供了所述具有偶氮苯基团的二聚表面活性剂通过泡沫稳定性验证的“拟”二聚表面活性剂泡沫量随时间变化情况。在本专利技术的一种实施方式中，紫外光调控的范围是300nm-500nm，持续光照，观察泡沫量变化情况。在本专利技术的一种实施方式中，泡沫测量方式为采用20mmol/L溶液在具塞量筒上下摇晃25次。本专利技术的第六个目的是将上述的表面活性剂或者泡沫响应体系应用于环境领域、纺织印染领域、化学领域、制备药物领域、工业清洗、日用化学品、油田开采中。在本专利技术的一种实施方式中，所述应用包括：应用于化妆品、矿物浮选剂、纺织纤维柔软剂、抗静电剂，以及颜料分散剂等诸多领域。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术表面活性剂通过油酸钠与1,1'-(二氮烯-1,2-二基双(4,1-亚苯基))二(N，N，N-三甲基甲铵)复配得到了静电构筑的二聚表面活性剂，该两亲化合物分子结构上有利于泡沫的形成，在较低的用量(20mmol/L)下即可发泡。(2)本专利技术具有偶氮苯基团的二聚表面活性剂通过具塞量筒测出的泡沫体积验证的泡沫稳定性：当用紫外光照射2h，溶液泡沫稳定性保持稳定性不变；本专利技术表面活性剂中偶氮苯基团静电结合质子化的叔胺，形成二聚的结构，疏水体积进一步增大，更易形成稳定的泡沫响应性能体系，消除了偶氮苯结构在紫外照射下消泡作用的影响。(3)本专利技术二聚表面活性剂中以油酸的十八个碳作为疏水链，油酸来源广，生物可再生，绿色环保，生物降解性高，丰富了可再生资源为原料的生物基表面活性剂的种类。并且，短碳链饱和脂肪酸作为起始原料制备的表面活性剂的自组装能力及聚集形貌均没有超长链油酸作为原料形成的表面活性剂的泡沫稳定性能优越。(4)本专利技术表面活性剂是通过油酸钠与1,1'-(二氮烯-1,2-二基双(4,1-亚苯基))二(N，N，N-三甲基甲铵)通过静电构筑的方式制备得到的，仅需按电荷比加入到样品瓶中即可构筑二聚表面活性剂，极大地提高了产率(可达100％)；相比于传统的合成过程避免了繁杂的合成反应，而且纯化过程相对简单，且传统的化学合成路线需要多次重结晶才能得到较纯的产物，产率较低(约为20％)。(5)本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二聚表面活性剂，其特征在于，所述二聚表面活性剂由二聚季铵盐与油酸盐复配得到，所述二聚季铵盐是利用二个季铵头基与偶氮苯基团联接得到的含有偶氮苯的四聚季铵盐。

【技术特征摘要】
1.一种二聚表面活性剂，其特征在于，所述二聚表面活性剂由二聚季铵盐与油酸盐复配得到，所述二聚季铵盐是利用二个季铵头基与偶氮苯基团联接得到的含有偶氮苯的四聚季铵盐。2.根据权利要求1所述的二聚表面活性剂，其特征在于，其结构为式(I)：3.根据权利要求1或2所述的二聚表面活性剂，其特征在于，所述二聚表面活性剂的制备方法包括：以对硝基甲苯、三甲胺、镁条、油酸钠为原料，合成含有偶氮苯的二聚季铵盐；然后将二聚季铵盐与油酸钠复配，得到含有偶氮苯基团的二聚表面活性剂。4.根据权利要求3所述的的二聚表面活性剂，其特征在于，所述二聚季铵盐与油酸钠按照摩尔比1:2进行复配。5.根据权利要求1-4任一所述的的二聚表面活性剂，所述二聚表面活性剂的制备方法具体包括：(1)以对硝基甲苯、镁条为起始原料，摩尔比1:(1.5-2.5)混合，升温至50-70℃发生取代反应合成偶氮苯；(2)将偶氮苯与N-溴代琥珀酰亚胺按照摩尔比1:(1.5-2.5)混合，升温至75-90℃，反应生成1,2-双(4-(溴甲基)...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴晓梅，李朝旺，宋冰蕾，崔正刚，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32