一种CO2响应型生物质基发泡剂制造技术

本发明专利技术公开了一种CO2响应型生物质基发泡剂。其结构式如式I表示。本发明专利技术利用价格低廉、环境友好的葡萄糖酸做原料，制备得到具有CO2响应的生物质基发泡剂，合成过程简单。本发明专利技术制备的葡萄糖酸基发泡剂具有降低表面张力的能力强，发泡性能好，用量少，形成的稳定泡沫具有CO2响应性等特点，可在不破坏原有体系的情况下被气体CO2温和消泡，符合绿色环保的发展方向。方向。方向。

【技术实现步骤摘要】
一种CO2响应型生物质基发泡剂


[0001]本专利技术涉及表面活性剂科学与应用
，具体涉及到一种CO2响应型生物质基发泡剂。

技术介绍

[0002]在很多实际生产中，发泡剂不仅需要形成稳定的泡沫来保证生产过程的需要，当泡沫使用后还要容易被破坏从而简化后处理过程。对于大多数表面活性剂而言，只有在临界胶束浓度以上才可以达到最佳发泡性能，所以每年有大量的表面活性剂被用于发泡剂的使用，这不仅增加了生产成本，也给泡沫使用后的处理过程和环境安全带来了诸多挑战。因此，开发能够通过温和、简易的方式改变周围环境，来实现高效起泡/消泡的刺激响应性泡沫体系具有十分重要的意义。
[0003]生物质基表面活性剂来源于丰富的可再生资源，属于无毒、易生物降解的温和型表面活性剂，其在清洁用品、化妆品、食品等众多领域的应用有着巨大的潜力。考虑到环境和可持续发展问题，无毒、可再生的表面活性剂在未来生产应用中的优势将越来越显著。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种具有CO2响应性的生物质基发泡剂。
[0005]本专利技术所提供的具有CO2响应性的生物质基发泡剂，其结构式如式I表示：
[0006][0007]式Ⅰ中，R1与R2相同或不同，R1、R2各自独立地选自：(C1–
C
22
)的烷基、(C2‑
C
22
)的烯基、烷基取代芳基(C7‑
C
22
)、烯基取代芳基(C8‑
C
22
)或环烷基(C5‑
C
12
)；
[0008]式Ⅰ中，X可为Na
+
、K
+
、Ca
2+
、Li
+
、Cs
+
中的任一种；
[0009]式Ⅰ所示化合物具体可为下述式
Ⅰ‑
A所示化合物：
[0010][0011]上述式Ⅰ所示化合物通过包括如下步骤的方法制备得到：将葡萄糖酸与醛R1CHO和R2CHO在酸性催化剂催化下反应，得到缩醛取代的葡萄糖酸酯，进一步在碱性条件水解得到缩醛取代葡萄糖酸盐，即式Ⅰ所示化合物，反应式如下：
[0012][0013]R1、R2、X的定义同式Ⅰ中R1、R2、X的定义；
[0014]上述制备方法中，葡萄糖酸与醛R1CHO和R2CHO的物质的量之比可为1：(1～4)：(1～4)，具体可为1:3:3；
[0015]所述酸性催化剂可为对甲苯磺酸(p
‑
TSA)、樟脑磺酸(CSA)、浓硫酸或酸性树脂A15、酸性沸石、介孔二氧化硅中的一种，其中所述酸性催化剂的量为醛的总量的3
‑
10mol％，优选为5％mol。
[0016]所述反应的温度可为40～150℃，优选80℃，时间可为4～24小时，优选12小时。
[0017]所述碱性条件可由氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化铯、氢氧化锂中的任一种提供，优选氢氧化钠。
[0018]所述反应在有机溶剂中进行，所述有机溶剂可为甲醇、乙醇、甲苯、乙腈、二氧六环中的任一种等，优选乙醇。
[0019]所述水解的温度可为室温，时间可为5
‑
10小时，具体可为5h。
[0020]本专利技术还提供上述式Ⅰ所示化合物在作为发泡剂或在发泡剂制备中的应用。
[0021]所述应用中，所述发泡剂为CO2响应型发泡剂。
[0022]本专利技术还提供一种CO2响应型的发泡体系。
[0023]本专利技术所提供的CO2响应型的发泡体系，通过将式Ⅰ所示化合物溶于水，鼓入氮气制得，其中，式Ⅰ所示化合物的浓度可为0.8～4％(W/W)，具体可为0.8％(W/W)。
[0024]本专利技术还提供一种利用上述式Ⅰ所示化合物的发泡方法。
[0025]本专利技术所提供的发泡方法，为向体系中加入式Ⅰ所示化合物，快速搅拌或通入氮气，发泡，泡沫使用完成后，通入CO2消除泡沫，即可。
[0026]上述方法中，所述体系中，式Ⅰ所示化合物的浓度可为0.8～4％(W/W)。
[0027]本专利技术具有如下效果：
[0028]本专利技术利用价格低廉、环境友好的葡萄糖酸做原料，制备得到具有CO2响应的生物质基发泡剂，合成过程简单。本专利技术制备的葡萄糖酸基发泡剂具有降低表面张力的能力强，发泡性能好，用量少，形成的稳定泡沫具有CO2响应性等特点，可在不破坏原有体系的情况下被气体CO2温和消泡，符合绿色环保的发展方向。
附图说明
[0029]图1为实施例1制备的葡萄酸基发泡剂的表面张力
‑
浓度曲线。
[0030]图2为实施例1制备的葡萄酸基发泡剂的泡沫性能评价。
[0031]图3为实施例1制备的葡萄酸基发泡剂的泡沫体系的CO2响应性评价。
具体实施方式
[0032]下面结合具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本专利技术，而不是为了限制本专利技术的范围。以下提供的实施例可作为本
普通技术人员进行进一步改进的指南，并不以任何方式构成对本专利技术的限制。
[0033]下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0034]实施例1、合成式
Ⅰ‑
A所示缩醛取代葡萄糖酸钠发泡剂
[0035]按路线式
Ⅰ‑
A合成缩醛取代葡萄糖酸钠发泡剂
Ⅰ‑
A(G
‑
GAC8)，具体步骤如下：
[0036](1)将50mM经过冷冻干燥的葡萄糖酸和300mM辛醛加入到25mL无水乙醇中。向该体系中加入5％mol(相对于辛醛的摩尔量)的樟脑磺酸。在氮气保护下，将该混合体系置于80℃油浴中反应12h。反应结束后，真空旋转蒸发除去体系中的乙醇。此时反应物呈棕色粘稠的液状，利用乙酸乙酯和水对反应物进行萃取。其中，樟脑磺酸和未反应的葡萄糖酸将溶于水相而除去，乙酸乙酯相则是产物和未反应的辛醛。再次真空减压浓缩除去乙酸乙酯得到油状物。接着，向有机相油状物中加入50mL1.5mM的NaOH溶液，于室温下搅拌5h。形成的白色沉淀用丙酮/乙醇V/V 3:1重结晶，得到白色固体，收率76％。利用核磁和质谱对其结构进行确认，结果如下：
[0037]Ⅰ‑
A：1H NMR(400MHz,DMSO
‑
d6)δ＝4.86
‑
4.76(m,1H),4.46(t,J＝5.1Hz,1H),4.10(d,J＝7.1Hz,1H),3.89(dd,J＝10.2,4.6Hz,1H),3.64(t,J＝7.5Hz,1H),3.35
‑
3.21(m,2H),1.55
‑
1.47(dd,J＝9.1,5.1Hz,4H),1.38
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有CO2响应性的生物质基发泡剂，其结构式如式I表示：式Ⅰ中，R1与R2相同或不同，R1、R2各自独立地选自：(C1–
C
22
)的烷基、(C2‑
C
22
)的烯基、烷基取代芳基(C7‑
C
22
)、烯基取代芳基(C8‑
C
22
)或环烷基(C5‑
C
12
)；式Ⅰ中，X为Na
+
、K
+
、Ca
2+
、Li
+
、Cs
+
中的任一种。2.根据权利要求1所述的发泡剂，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张裴，韩布兴，陈鹏，张秀东，康欣晨，吴天斌，杨冠英，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：