基于动态共价键的响应性表面活性剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于动态共价键的响应性表面活性剂及其制备方法。所述表面活性剂通过将3

【技术实现步骤摘要】
基于动态共价键的响应性表面活性剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于一种新型的表面活性剂，具体涉及的是一种基于动态共价键的pH响应性表面活性剂。

技术介绍

[0002]乳液广泛应用于多种商业产品和工业工艺中。对于一些如食品储存和沥青乳化需要长期乳化的应用，保持乳液稳定性是十分重要的。但在如采油、重油运输和乳液聚合这一类的应用中，并不需要长期乳化，只需要暂时的乳液稳定性，随后即对体系实施破乳。通常情况下，是通过化学方法，如加入破乳剂等，或物理方法，如机械破乳等，对体系进行破乳。但是上述方法通常属于能量密集性的手段，或会导致较大的环境污染。因此，为了避免较大的能耗和污染，需要一类具有响应性(在外部刺激下开启和关闭的性能)的乳液，故具有响应性的表面活性剂也就随之备受关注。
[0003]响应性表面活性剂可在外部刺激下活性和非活性之间发生可逆的相互转换，外部刺激因子包括pH值变化、CO2的通入、光刺激等。但传统的响应性表面活性剂存在较多的缺点，如表面活性剂结构复杂、合成过程繁琐时间长、成本高等。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于动态共价键的响应性表面活性剂及其制备方法，获得一种制备简单、成本低廉、绿色环保，且具有pH响应性的表面活性剂，解决传统响应性表面活性剂结构复杂、制备繁琐、成本高等问题。
[0005]本专利技术提供的基于动态共价键的响应性表面活性剂，其结构式如下：
[0006][0007]所述表面活性剂在pH刺激下具有表面活性的可逆开关性(pH响应性)。
[0008]上述可逆开关性是指，在碱性条件下，所述表面活性剂具有表面活性，在酸性条件下不具有表面活性，通过改变环境或表面活性剂体系的pH值能够实现表面活性的开、关控制。
[0009]本专利技术提供的上述基于动态共价键的响应性表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：
[0010]将3
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氨基
‑1‑
丙磺酸钠与4
‑
正癸氧基苯甲醛按照(0.5：1)～(1：0.5)的摩尔比混合溶于溶剂中，搅拌反应5～15min，然后去除溶剂，干燥，即得响应性表面活性剂。
[0011]上述方法中，进一步地，所述溶剂为甲醇、乙醇中的至少一种。
[0012]上述方法中，进一步地，所述干燥是在50℃的真空干燥箱干燥24h。
[0013]上述方法中，进一步地，采用磁力搅拌在500rpm的转速下搅拌反应。
[0014]上述响应性表面活性剂的制备和pH响应过程如下：
[0015][0016]原料溶于水后本身呈弱碱性，可发生席夫碱反应，3
‑
氨基
‑1‑
丙磺酸钠上的氨基(NH2)与4
‑
正癸氧基苯甲醛上的醛基(CHO)通过发生缩合反应生成动态亚胺键。得到的响应性表面活性剂通过亚胺键作为动态共价键连接3
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氨基
‑1‑
丙磺酸钠和4
‑
正癸氧基苯甲醛，3
‑
氨基
‑1‑
丙磺酸钠为亲水端，而4
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正癸氧基苯甲醛为疏水端，使表面活性剂具有两亲性，从而使表面活性剂具有活性；在酸性条件下，亚胺键不稳定分解为伯胺和醛基，动态共价键断裂，表面活性剂失去乳化能力。利用pH值的变化(利用氢氧化钠和盐酸调节pH，控制动态共价键生成和断裂)，即可控制动态共价键亚胺键断裂或形成，从而达到了关闭或打开表面活性剂活性的目的。
[0017]本专利技术提供上述表面活性剂在有关乳液形成和破乳的领域中的应用，如应用于石油开采领域、乳液聚合、稠油集输等领域乳液作用发挥完后需迅速破乳的情况。特别是在石油开采领域，乳化剂的加入可降低稠油粘度即乳化降粘，以便于稠油的开采与集输，集输完成后又需对乳化稠油进行破乳，为下一步的炼化做准备。本专利技术所述pH响应性表面活性剂，乳化破乳过程可逆且简单，仅依靠pH值的变化即可实现，能耗低、产品不易污染。因此在石油开采等相关领域有较大的应用前景。在应用时，通过改变体系pH实现乳液制备和破乳的可逆过程，通过碱性条件制备乳液，通过酸性条件破乳。
[0018]本专利技术提供一种组合物，包括3
‑
氨基
‑1‑
丙磺酸钠和4
‑
正癸氧基苯甲醛，3
‑
氨基
‑1‑
丙磺酸钠和4
‑
正癸氧基苯甲醛的摩尔比为(0.5：1)～(1：0.5)。
[0019]本专利技术提供上述组合物在制备pH响应性表面活性剂中的应用。
[0020]本专利技术还提供3
‑
氨基
‑1‑
丙磺酸钠和4
‑
正癸氧基苯甲醛在制备pH响应性表面活性剂中的联合应用。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有一下有益效果：
[0022]1.本专利技术所述基于动态共价键的响应性表面活性剂，通过体系pH值的变化即可完成表面活性开启和关闭，并具有可逆性，在需要可逆或一次控制乳液的形成和破乳的领域中有巨大的应用潜力。
[0023]2.本专利技术所述响应性表面活性剂具有以下特点，应用于乳液中，与传统表面活性剂相比，破乳过程大大简化，无需进行传统的物理或化学破乳，节约破乳成本降低能耗，同时降低破乳过程或者后续带来的污染。
[0024]3.本专利技术所述响应性表面活性剂，在制备上与传统的响应性聚合物相比，组成表面活性剂的两种化合物，均为小分子，可直接购买，成本低廉，制备简单，能够大幅地降低生产成本。
附图说明
[0025]图1为实施例1制备的表面活性剂核磁氢谱(600MHz)图；
[0026]图2为几种情况下的局部核磁氢谱图：(a)4
‑
正癸氧基苯甲醛；(b)4
‑
正癸氧基苯甲醛+3
‑
氨基
‑1‑
丙磺酸钠；(c)4
‑
正癸氧基苯甲醛+3
‑
氨基
‑1‑
丙磺酸钠+盐酸条件。
具体实施方式
[0027]下面通过实施例对本专利技术做进一步说明。有必要指出，以下实施例只用于对本专利技术作进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，所属领域技术人员根据上述
技术实现思路
，对本专利技术做出一些非本质的改进和调整进行具体实施，仍属于专利技术保护的范围。
[0028]以下实施例中，所述3
‑
氨基
‑1‑
丙磺酸钠与4
‑
正癸氧基苯甲醛均为市售。
[0029]实施例1
[0030]将3
‑
氨基
‑1‑
丙磺酸钠与4
‑
正癸氧基苯甲醛按照1：1的摩尔比混合溶于甲醇溶剂中，在500rpm的转速下搅拌反应10min，然后用旋转蒸发仪的蒸出甲醇，将旋蒸后所得产物放置于50℃的真空干燥箱中干燥24h，得到基于动态共价键的响应性表面活性剂。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于动态共价键的响应性表面活性剂，其特征在于，其结构式如下：所述表面活性剂在pH刺激下具有表面活性的可逆开关性。2.权利要求1所述基于动态共价键的响应性表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括以下内容：将3
‑
氨基
‑1‑
丙磺酸钠与4
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正癸氧基苯甲醛按照(0.5：1)～(1：0.5)的摩尔比混合溶于溶剂中，搅拌5～15min，然后去除溶剂，干燥，即得响应性表面活性剂。3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述溶剂为甲醇、乙醇中的至少一种。4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述干燥是在50℃的真空干燥箱干燥24h。5.根据权利要求2所述方法，其特征在于，采用磁力搅拌在500rpm的转速下搅拌反应。6.权利要求1所述表面活性剂在有关乳液...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏鑫，黄小凌，冯玉军，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：