[發(fā)明專(zhuān)利]雙季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑及其制備方法與應(yīng)用

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810052006.8
• 申請(qǐng)日: 2008-01-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101279219A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史學(xué)芳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01F17/18
• 分類(lèi)號(hào): B01F17/18
• 代理公司: 天津市杰盈專(zhuān)利代理有限公司
• 代理人: 朱紅星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于陽(yáng)離子表面活性劑的制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種Gemini季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑的制備方法及其應(yīng)用。更具體的說(shuō)是，雙鹵代物與含有長(zhǎng)鏈烷基叔胺，在有機(jī)溶劑中反應(yīng)，制備具有殺菌功效優(yōu)于新潔爾滅的Gemini季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑的制備新方法及其在油田殺菌劑方面的應(yīng)用。

背景技術(shù)

陽(yáng)離子表面活性劑的化合物分子對(duì)物質(zhì)的表面具有較強(qiáng)的吸附能力，即分子在其所附著的物質(zhì)表面可聚集成一層薄膜，該薄膜具有疏水、柔軟、抗靜電、防腐蝕、沉淀蛋白質(zhì)和殺菌等優(yōu)良性能。尤其是季銨鹽類(lèi)陽(yáng)離子表面活性劑，除了具有一般陽(yáng)離子表面活性劑的表面吸附、在溶液中聚集及降低表面張力等基本特性之外，殺滅細(xì)菌的特性等生物效應(yīng)尤為突出，在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。十二烷基二甲基溴化芐季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑(別名新潔爾滅)即是目前常用的殺菌劑。

季銨鹽的殺菌機(jī)制主要是損害了控制細(xì)胞滲透性的磷脂雙分子膜，從而使細(xì)菌致死。因此，季銨鹽型陽(yáng)離子活性殺菌劑的研究一直是殺菌劑研究的重要方向之一。季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑性質(zhì)穩(wěn)定，生產(chǎn)成本低、活性高，應(yīng)用范圍廣。現(xiàn)已有很多種季銨鹽類(lèi)表面活性劑消毒劑和衛(wèi)生產(chǎn)品問(wèn)世。雖然季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑具有良好的殺菌性并得到廣泛應(yīng)用，但是，該類(lèi)表面活性劑的使用與生產(chǎn)存在如下缺點(diǎn)：i.季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑殺菌劑的性?xún)r(jià)比比較高，與其他類(lèi)型殺菌劑比較，在達(dá)到同樣程度殺滅菌效果時(shí)成本高于其他類(lèi)型殺菌劑；ii.在使用過(guò)程中人們發(fā)現(xiàn)如果在同一體系中長(zhǎng)期使用一種季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑，微生物會(huì)對(duì)它產(chǎn)生抗藥性；iii.生產(chǎn)設(shè)備成本高，制備工藝復(fù)雜。

為了能夠有效發(fā)揮季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑殺滅菌作用，人們通過(guò)改變骨架的結(jié)構(gòu)或者官能團(tuán)的種類(lèi)，設(shè)計(jì)了多種新型的季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑分子，試驗(yàn)并改進(jìn)了制備工藝。例如，中國(guó)專(zhuān)利CN?1356160(公開(kāi)日2004年2月4日)針對(duì)上述技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種新型的羥基和醚鍵改性的季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑，將單鹵代烴與叔胺在惰性溶劑存在下混合，升溫至40～140℃在0.1～0.2MPa壓力下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)即得到產(chǎn)物。由于經(jīng)過(guò)羥基和醚鍵的改性，季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑的殺菌效果有所提高。但該方法需要使用三氟化硼-乙醚絡(luò)合物或無(wú)水四氯化錫Lewis酸為催化劑，同時(shí)還需要使用惰性溶劑，且需要在一定的壓力下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，這些因素對(duì)設(shè)備質(zhì)量、操作環(huán)境提出了較高的要求，增加了生產(chǎn)成本。再例如，中國(guó)專(zhuān)利CN1101893A(公開(kāi)日1995年4月26日)提出如下方法，將鹵代烴與一定摩爾比的水和三乙胺混合在密封(即存在一定壓力)、加熱95～135℃條件下反應(yīng)6～8小時(shí)最終可得到季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑產(chǎn)物的產(chǎn)率為28～32％，該方法需要的密閉條件即是需要在一定的壓力下存在下，才能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)物的制備，且反應(yīng)產(chǎn)率低。美國(guó)專(zhuān)利US2520275(Aug.29，1950)報(bào)道了“無(wú)溶劑-熔化法”合成季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑工藝，是通過(guò)鹵代烴與等摩爾比的胺的“混合-加熱”方法制備。但在工藝實(shí)施過(guò)程中，隨著反應(yīng)的進(jìn)行、固體生成物逐漸增多，反應(yīng)體系出現(xiàn)固化現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致未反應(yīng)的原料接觸不充分，使得該工藝方法反應(yīng)產(chǎn)率較低。

Gemini(或稱(chēng)孿聯(lián)二聚)型表面活性劑是一類(lèi)新雙季銨鹽型表面活性劑，與傳統(tǒng)表面活性劑不同的是，每個(gè)雙季銨鹽表面活性劑分子中含有2個(gè)親水基和2條疏水鏈，且親水基由連接基通過(guò)化學(xué)鍵連接在一起。這種特殊結(jié)構(gòu)，使雙季銨鹽具有更高的表面活性以及其它一系列獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)。1991年，Menger合成了以剛性基團(tuán)聯(lián)結(jié)離子頭基的雙烷烴鏈表面活性劑，他給這種類(lèi)型順序排列的兩親分子起名為Gemini表面活性劑；之后，相繼合成了一系列Gemini雙烷基季銨鹽表面活性劑，并研究了它們的性能。研究結(jié)果表明，Gemini季銨鹽型表面活性劑具有很高的表面活性以及殺菌性能，本質(zhì)原因在于其分子中含有兩個(gè)鎓氮原子，因而在各類(lèi)物質(zhì)的表面上具有很強(qiáng)的吸附能力，在結(jié)構(gòu)上具有許多普通陽(yáng)離子表面活性劑缺乏的優(yōu)點(diǎn)。