带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物、方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物、方法及应用，该衍生物的分子结构中带有一条12到18个碳原子的长碳链、两条聚氧乙烯长链和四个磺酸盐基团，通过酰胺键连接在一起，系一种带有支链的非离子/阴离子两性表面活性剂，其结构简式为：

【技术实现步骤摘要】
带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物、方法及应用
本专利技术涉及表面活性剂合成领域，尤其涉及的是一种带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物、方法及应用。
技术介绍
表面活性剂是一类带有油水双亲基团的有机化合物。通常，在表面活性剂的分子结构内含1-2个长碳链烷烃或芳烃基团，赋予表面活性剂的亲油特性；同时，在表面活性剂的分子结构内至少含1个亲水基团赋予其亲水特性，这些亲水基团可以是磺酸基、磷酸基、羟基等等。在油水两相体系中，表面活性剂的亲油、亲水基团分别伸入油相与水相中，消除界面张力并发挥渗透、乳化、润湿、分散等作用，使油水两相互相混合形成稳定的乳液。表面活性剂被称为工业味精，在国民经济很多领域发挥非常重要的作用。开发具有特殊结构和功效的新型表面活性剂一直是热门的研究开发课题，具有重要的理论和实际生产意义。通常，环氧乙烷衍生物类两性表面活性剂的分子结构内含有1个长碳链饱和烷基、一条聚氧乙烯长链和一个磺酸盐基团，普遍具有R-(OCH2CH2)nOSO3M的结构简式。例如，最常见的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠(英文缩写AES)，分子中R基为C12-C18长碳链饱和烷基，(OCH2CH2)n中n＝9-20，-SO3M基团中的M＝Na。C12-C18长碳链饱和烷基构成一个亲油基团，-(OCH2CH2)nOSO3Na构成一个亲水基团，-(OCH2CH2)9O-的存在增加了分子的水溶性。AES具有良好的乳化、发泡、去污等作用，被广泛用于配制洗涤产品和纺织助剂。另一种类似结构的表面活性剂是烷醇酰胺磺基琥珀酸盐。该化合物以烷基单乙醇酰胺为起始原料合成而得，分子结构内含有1个长碳链烷基、一条聚氧乙烯长链和两个磺酸盐基团，其结构简式为R-CONH(OCH2CH2)nOOCCH(SO3M)CH2COOSO3M。最常见的是烷基单乙醇酰胺聚氧乙烯醚磺基琥珀酸二钠，分子中R-CONH基为C12烷基单乙醇酰胺，(OCH2CH2)n中n＝9，-SO3M基团中的M＝Na。C12烷基构成一个亲油基团，-(OCH2CH2)9O-的存在增加了分子的水溶性，-(OCH2CH2)nOOCCH(SO3Na)CH2COOSO3SO3Na构成两个亲水基团，该类化合物同样具有良好的乳化、发泡、去污等作用，被广泛用于配制温和的护肤、洗涤产品。其中，包含1-2个活性基团的表面活性剂，活性强度不够高，其应用特性存在一定的局限。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物、方法及应用，该衍生物的分子结构中带有一条12到18个碳原子的长碳链、两条聚氧乙烯长链和四个磺酸盐基团，通过酰胺键连接在一起，是一种带有支链的非离子/阴离子两性表面活性剂。本专利技术的技术方案如下：一种带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物，其中，所述衍生物的分子结构中带有一条12到18个碳原子的长碳链、两条聚氧乙烯长链和四个磺酸盐基团，通过酰胺键连接在一起，其结构简式为：其中R＝C12-C18，n＝3-9，M＝Na或K。一种如上述所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其中，具体包括以下步骤：S1：制备1:1型烷基醇酰胺：以1:1.5型烷基醇酰胺为原料，采用刮膜蒸馏器将1:1.5型烷基醇酰胺中的游离二乙醇胺全部蒸出，制得1:1型烷基醇酰胺；S2：烷氧基加成反应：将1:1型烷基醇酰胺与环氧乙烷加成反应生成烷基醇酰胺双聚氧乙烯醚；S3：双酯化反应：在S2的基础上加入马来酸酐发生酯化反应生成相应的琥珀酸双酯；S4：水相磺化反应：在S3的基础上加入亚硫酸钠溶液发生水相磺化反应生成带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物。所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其中，所述步骤S1中，1:1.5型烷基醇酰胺必须由脂肪酸与二乙醇胺通过直接反应工艺制备得到，产物中不含甘油；其中，所述脂肪酸的碳链必须是饱和的碳原子，分子中不含不饱和键。所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其中，所述步骤S1中，采用刮膜蒸馏器在≥150℃、≤100Pa条件下将1:1.5型烷基醇酰胺中的过量二乙醇胺全部蒸出，得到1:1型烷基醇酰胺；所述1:1型烷基醇酰胺中，烷基醇酰胺含量超过95％。所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其中，所述步骤S2中，使用对甲苯磺酸钾作为催化剂，烷基二乙醇酰胺与环氧乙烷的摩尔比控制在1:24到1:36，在烷基二乙醇酰胺每个羟基上加成12EO到18EO环氧乙烷。所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其中，所述步骤S3中，利用步骤S2中加成反应剩余的对甲苯磺酸钾作为催化剂，烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚与马来酸酐的摩尔比为1:2.1；将烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚分批加入到融化的马来酸酐中；双酯化反应的反应温度为75℃-80℃，反应时间为45-60min。所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其中，所述亚硫酸钠溶液为将亚硫酸钠与水配成的水溶液，其中，亚硫酸钠溶液中亚硫酸钠的质量比为14％-16％。所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其中，所述步骤S4中，利用步骤S3反应剩余的催化剂对甲苯磺酸钾，烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚双马来酸单酯与亚硫酸钠的摩尔比为1:2.4到1:2.8；水相磺化反应中，反应温度为80℃-90℃，将烷基二乙醇酰胺双聚氧乙烯醚双马来酸单酯分批加入到亚硫酸钠水溶液中。所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其中，还包括以下S5：通过自氧化反应对支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物进行脱色。所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其中，所述步骤S5中，利用步骤S4中反应剩余的的亚硫酸钠作为漂白剂对支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物进行脱色；当支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的温度在80℃时进行出料，自然降温到室温并储存。一种如上述所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物作为表面活性剂的应用，该带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物系一种带有支链的非离子或阴离子两性表面活性剂。本专利技术的有益效果：本专利技术通过提供一种带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物、方法及应用，该衍生物的分子结构中带有一条12到18个碳原子的长碳链、两条聚氧乙烯长链和四个磺酸盐基团，通过酰胺键连接在一起，系一种带有支链的非离子/阴离子两性表面活性剂，其结构简式为：本衍生物保留非离子表面活性剂的性能特点，具有亲水亲油性，具备良好的水溶性，可扩展使用领域；本衍生物构成分子内复合表面活性剂，可以发挥非离子/阴离子复合功能，方便解决日化洗涤剂配制过程中的配伍性问题。附图说明图1是本专利技术中带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法的步骤。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物，其特征在于，所述衍生物的分子结构中带有一条12到18个碳原子的长碳链、两条聚氧乙烯长链和四个磺酸基团，通过酰胺键连接在一起，其结构简式为：/n

【技术特征摘要】
1.一种带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物，其特征在于，所述衍生物的分子结构中带有一条12到18个碳原子的长碳链、两条聚氧乙烯长链和四个磺酸基团，通过酰胺键连接在一起，其结构简式为：



其中R＝C12-C18，n＝3-9，M＝Na或K。


2.一种如权利要求1所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1：制备1:1型烷基醇酰胺：以1:1.5型烷基醇酰胺为原料，采用刮膜蒸馏器将1:1.5型烷基醇酰胺中的游离二乙醇胺全部蒸出，制得1:1型烷基醇酰胺；
S2：烷氧基加成反应：将1:1型烷基醇酰胺与环氧乙烷加成反应生成烷基醇酰胺双聚氧乙烯醚；
S3：双酯化反应：在S2的基础上加入马来酸酐发生酯化反应生成相应的琥珀酸双酯；
S4：水相磺化反应：在S3的基础上加入亚硫酸钠溶液发生水相磺化反应生成带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物。


3.根据权利要求2所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，1:1.5型烷基醇酰胺必须由脂肪酸与二乙醇胺通过直接反应工艺制备得到，产物中不含甘油；其中，所述脂肪酸的碳链必须是饱和的碳原子，分子中不含不饱和键。


4.根据权利要求2或3任一所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧乙烷衍生物的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，采用刮膜蒸馏器在≥150℃、≤100Pa条件下将1:1.5型烷基醇酰胺中的过量二乙醇胺全部蒸出，得到1:1型烷基醇酰胺；所述1:1型烷基醇酰胺中，烷基醇酰胺含量超过95％。


5.根据权利要求2所述的带有支链和四磺酸基结构的环氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：荆鑫，温亦兴，钟振声，曾一瞬，简国灿，聂焰，
申请(专利权)人：云浮循环经济工业园协同创新研究院，华工利亚云浮科技实业有限公司，云浮市翰博科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44