【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及表面活性剂制备领域，具体涉及一种双牛磺酸盐及其制备方法与应用。
技术介绍
1、n-酰基牛磺酸盐表面活性剂由于其极低的刺激性、无毒和易生物降解等优点得到了广泛的应用。该类表面活性剂与阴离子、非离子和两性表面活性剂有良好的配伍性，是一种安全性较高的阴离子表面活性剂，具有优良的水溶性、耐硬水性、耐碱性和耐酸性。
2、通常，市场上的n-酰基牛磺酸盐表面活性剂主要为n-酰基甲基牛磺酸盐。目前工业化生产n-酰基甲基牛磺酸盐多采用以酰氯为主要原料的肖顿鲍曼缩合工艺，即：脂肪酰氯与n-甲基牛磺酸盐在碱性条件下，在水/有机溶剂中进行酰胺化反应，这种工艺有两个方面的问题：
3、1.以酰氯为原料，引入了较多氯离子，后续脱盐步骤会产生大量含氯废水，环保性差；酰氯属于危险物料，安全性差；再者，脂肪酸合成酰氯增加了很多成本，经济性差。
4、2.n-甲基牛磺酸钠的制备方法为：先用环氧乙烷与亚硫酸氢钠反应，生成2-羟乙基磺酸钠，再在高温高压下与甲胺反应生成n-甲基牛磺酸钠；该方法在高温150-300℃，高压10-25mpa下进行，工艺条件苛刻，同时，由于用到甲胺，而甲胺常温下为气体，其原料来源，环保与劳动保护方面均存在问题，具有环保性差、安全性差和经济性差的缺点。
5、为了解决脂肪酰氯的问题，有部分研究人员尝试了以脂肪酸为主要原料的直接酰胺化缩合工艺，即脂肪酸和甲基牛磺酸钠在高温条件下脱水缩合一步合成目标产品。例如专利us5496959/us2880219/jp2002234868/us323296
6、专利cn102875422利用硫酸二甲酯对n-酰基牛磺酸钠进行甲酯化而生成n-酰基甲基牛磺酸钠，其中使用脂肪酰氯，同时，硫酸二甲酯的作用性质与光气类似，属于管制试剂，同样是安全性差，而且后期分离成本也较高。
7、本专利技术申请人在前期的研究中发现，使用n-酰基牛磺酸盐与n-酰基甲基牛磺酸盐的“双牛磺酸盐”混合表面活性剂组合比其中单独的任何一种表面活性剂具备更加良好的性能，并已经申请了专利，具体在专利cn116098821a中有阐述。
8、虽然“双牛磺酸盐”表面活性剂的制备可以通过前述方法分别生产两种n-酰基牛磺酸盐的方法来实现，但其必然同时存在着环保性差、安全性差和经济性差的问题。
9、因此，如何提供一种简单、环保性高、安全性高且经济型良好的“双牛磺酸盐”制备方法是本领域技术人员研究的重点问题之一。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术存在的n-酰基牛磺酸盐与n-酰基甲基牛磺酸盐制备过程环保性差、安全性差和经济性差的问题，提供了一种双牛磺酸盐及其制备方法，先利用脂肪酸和牛磺酸盐直接酰胺化合成n-酰基牛磺酸盐，然后使用碳酸二甲酯对n-酰基牛磺酸盐进行甲基化处理，即可在一个反应器中按照需求生成各种比例的n-酰基牛磺酸盐和n-酰基甲基牛磺酸盐混合的“双牛磺酸盐”；同时申请人在制备方法的研究过程中意外地发现采用本专利技术的制备方法可以有效的降低所制备的双牛磺酸盐组成成的表面活性剂体系的溶解温度。
2、在本专利技术中，“双牛磺酸盐”是指种n-酰基牛磺酸盐与n-酰基甲基牛磺酸盐，其指代的是化合物的种类而非化合物本身，以本专利技术技术方案中具体制备的双牛磺酸盐为准。
3、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
4、一种双牛磺酸盐的制备方法，包括以下步骤：
5、(1)将脂肪酸和/或油脂与牛磺酸的碱金属盐反应，得到含n-酰基牛磺酸盐的反应产物；
6、(2)将步骤(1)得到反应产物不加分离提纯，直接与碳酸二甲酯反应，得到n-酰基牛磺酸盐和n-酰基甲基牛磺酸盐。
7、优选地，所述步骤(1)的反应路线如下：
8、
9、式中，r是c7-c21的饱和或不饱和烃基；m选自碱金属离子中的锂离子、钾离子或钠离子。
10、优选地，所述步骤(2)的反应路线如下：
11、
12、式中，r是c7-c21的饱和或不饱和烃基；m选自碱金属离子中的锂离子、钾离子或钠离子。
13、优选地，步骤(1)中所述反应的催化剂为碱金属或碱土金属的：氢氧化物、磷酸盐、亚磷酸盐、次磷酸盐、碳酸盐、硫酸盐、甲氧基盐、乙氧基盐和氧化物中的一种或几种。
14、最优选地，步骤(1)中所述反应的催化剂与脂肪酸和/或油脂的质量用量比为：1：200-330；
15、优选地，步骤(1)中所述脂肪酸和/或油脂与牛磺酸的碱金属盐的质量用量比为：2-5：1-3。
16、优选地，步骤(1)中所述脂肪酸选自辛酸、癸酸、月桂酸、椰油酸、十三烷酸、肉豆蔻酸、十五烷酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、异硬脂酸、十九烷酸、花生酸、山萮酸、α-十一碳烯酸、油酸、亚油酸、蓖麻油酸及花生酸中的一种或几种。
17、进一步优选地，所述脂肪酸选自椰油酸和/或月桂酸。
18、优选地，步骤(1)中所述油脂选自天然植物油和/或动物油。
19、进一步优选地，所述植物油选自橄榄油、蓖麻油、花生油、椰子油、大豆油、棉籽油、亚麻籽油、棕榈油和玉米油中的一种或几种；所述动物油选自牛脂油。
20、最优选地，所述植物油为椰子油。
21、优选地，步骤(1)中所述碱金属盐中的碱金属选自锂、钠和钾中的一种或几种。
22、进一步优选地，步骤(1)中所述碱金属盐中的碱金属选自钠。
23、优选地，步骤(1)中所述反应的反应介质选自甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、丙二醇、甘油、乙二醇和聚乙二醇中的一种或几种。
24、进一步优选地，所述反应介质选自丙二醇和甘油中的一种或几种。
25、最优选地，步骤(1)中所述反应介质的质量占步骤(1)中反应体系所有物质质量总和的0-99％。
26、优选地，步骤(1)中所述反应的条件为：温度为150-200℃，时间为2-8h。
27、优选地，步骤(2)中所述反应的条件为：回流反应1-2h。
28、本专利技术还提供了上述制备方法制备的双牛磺酸盐。
29、本专利技术还提供了上述双牛磺酸盐在制备高起泡性能表面活性剂中的应用。
30、相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
31、(1)本专利技术直接使用脂肪酸和/或油脂和牛磺酸盐进行酰胺化反应，再通过碳酸二甲酯进行甲基化反应，避免了使用成本较高、同时存在安全和环保隐患的脂肪酰氯和n-甲基牛磺酸盐，并可以有效的降低所制备的双牛磺酸盐所在的表面活性剂体系溶解温度，可以在更大的温度范围内保持液体状态，提高双牛磺酸盐的易用性。同时，使用一锅法的连续性反应，也能够有效地直接得到预期混合比例的双牛磺酸盐，进一步提高反应效率，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双牛磺酸盐的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的反应路线如下：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的反应路线如下：
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述反应的催化剂为碱金属或碱土金属的：氢氧化物、磷酸盐、亚磷酸盐、次磷酸盐、碳酸盐、硫酸盐、甲氧基盐、乙氧基盐和氧化物中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述反应的催化剂与脂肪酸和/或油脂的用量比为：1：200-330；步骤(1)中所述脂肪酸和/或油脂与牛磺酸的碱金属盐的质量用量比为：2-5：1-3。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述脂肪酸选自辛酸、癸酸、月桂酸、椰油酸、十三烷酸、肉豆蔻酸、十五烷酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、异硬脂酸、十九烷酸、花生酸、山萮酸、α-十一碳烯酸、油酸、亚油酸、蓖麻油酸及花生酸中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述油脂选自天然植物油和/或动物油。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述植物油选自橄榄油、蓖麻油、花生油、椰子油、大豆油、棉籽油、亚麻籽油、棕榈油和玉米油中的一种或几种；所述动物油选自牛脂油。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述碱金属盐中的碱金属选自锂、钠和钾中的一种或几种。
11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述反应的反应介质选自甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、丙二醇、甘油、乙二醇和聚乙二醇中的一种或几种。
12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述反应的条件为：温度为150-200℃，时间为2-8h。
13.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述反应的条件为：回流反应1-2h。
14.权利要求1-13任一所述的制备方法制备的双牛磺酸盐。
15.权利要求1-13任一所述的制备方法制备的双牛磺酸盐在制备高起泡性能表面活性剂中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种双牛磺酸盐的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的反应路线如下：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的反应路线如下：
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述反应的催化剂为碱金属或碱土金属的：氢氧化物、磷酸盐、亚磷酸盐、次磷酸盐、碳酸盐、硫酸盐、甲氧基盐、乙氧基盐和氧化物中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述反应的催化剂与脂肪酸和/或油脂的用量比为：1：200-330；步骤(1)中所述脂肪酸和/或油脂与牛磺酸的碱金属盐的质量用量比为：2-5：1-3。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述脂肪酸选自辛酸、癸酸、月桂酸、椰油酸、十三烷酸、肉豆蔻酸、十五烷酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、异硬脂酸、十九烷酸、花生酸、山萮酸、α-十一碳烯酸、油酸、亚油酸、蓖麻油酸及花生酸中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述脂肪酸选自椰油酸和/或月桂...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄勇前，朱红军，
申请(专利权)人：张家港格瑞特化学有限公司，
类型：发明
国别省市：
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