[發明專利]一種腰果基季銨鹽陽離子表面活性劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201210212514.4
• 申請日: 2012-06-26
• 公開（公告）號: CN102728272A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 劉國際;徐麗;張燕曉;雒廷亮
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: B01F17/18
• 分類號: B01F17/18;B01F17/40
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 田小伍;張智偉

技術領域

本發明屬于表面活性劑技術領域，特別涉及一種腰果基季銨鹽陽離子表面活性劑及其制備方法。

背景技術

表面活性劑（或界面活性劑）是能顯著降低液體表面張力或二相界面張力的物質。具有表面活性的物質稱為兩親分子，即分子中含親水和親油兩個組成部分，親油部分通常為C₇—C₂₁的烷基長鏈，親水部分通常為水溶性基團。一般來說，親水基使分子引入水，親油基使分子離開水引入油，這兩種基團分別位于分子的兩端，造成分子的不對稱，因此表面活性劑分子是一種既親水又親油的分子，具有與陰離子表面活性劑（脂肪酸皂）相反的結構，以至于它也被稱為轉皂化。

傳統的表面活性劑大多以石油化工產品為原料，但是隨著石油、煤炭的過度開采，能源、原料的短缺將成為表面活性劑工業發展的瓶頸。另一方面，傳統的石油和化工產業使環境進一步惡化，三廢處理困難。另外，表面活性劑越來越多地應用在藥物、食品、化妝品和各種個人清潔用品中，由此，人們也越來越多的關注表面活性劑的安全性。所以，從資源的易得性、對環境和人體的安全性及相容性、行業發展的可持續性等方面考慮，研究和開發以天然可再生資源為原料，制備低毒、可再生和良好生物降解性的表面活性劑是十分必要。?

由石油提煉的烯烴為原料制備的壬基酚是一類生產表面活性劑的重要原料和中間體，由壬基酚可以制備聚氧乙烯醚及聚氧乙烯醚衍生物類表面活性劑、季銨鹽型表面活性劑和磺酸型表面活性劑等。但是，壬基酚對于人體具有內分泌干擾效應，是一種可致癌物，由壬基酚制得的一系列表面活性劑存在污染嚴重，生物降解性差，安全性能低等缺陷。同時在我國，壬基酚的生產量一直難以滿足國內需求，長期依靠進口，造成以壬基酚為原料的一系列表面活性劑生產成本較高。

以精制腰果酚制備的3-間十五烷基酚為原料，針對壬基酚系列表面活性劑存在的問題，期望以3-間十五烷基酚作為壬基酚的替代品進行表面活性劑合成和工藝研究，原料根本來源于天然生物質資源，存在可再生、低成本、環保等優點。作為壬基酚的替代品研究，可解決當前壬基酚系列表面活性劑生產的困境，并為新材料的開發和應用開拓途徑。以天然生物質酚做為原料合成季銨鹽型表面活性劑，在以往的淀粉基類、纖維素類、氨基糖類制表面活性劑領域之外，開拓新的研究領域和新的研究途徑，具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種腰果基季銨鹽陽離子表面活性劑及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種腰果基季銨鹽陽離子表面活性劑，其通式為：

，其中R₁、R₂、R₃為C₁-C₄的烷基，X為鹵素。

一種腰果基季銨鹽陽離子表面活性劑的制備方法：將3-間十五烷基酚、37%（質量百分數）甲醛水溶液、仲胺加入到溶劑中，先在10~40?℃下Mannich反應0.5~4?h，再回流反應1~4?h，分離提純后得到中間體Mannich堿；將Mannich堿與鹵代烷烴加入到溶劑中，65~85?℃回流條件下烷基化反應12~48?h，分離提純后得到腰果基季銨鹽陽離子表面活性劑；所述Mannich反應和烷基化反應的溶劑為甲醇、乙醇、1-丙醇、1-丁醇或異丙醇。

所述仲胺的通式為NHR₁R₂，所述鹵代烷烴的通式為R₃X。

3-間十五烷基酚、甲醛與仲胺的摩爾比為1︰（2.5~5.0）︰（2.5~5.0）。

Mannich堿與鹵代烷烴的摩爾比為1︰（3~9）。

Mannich反應時，溶劑的用量保證3-間十五烷基酚的濃度控制在0.2~1mol/L；烷基化反應時，溶劑的用量保證Mannich堿的濃度控制在0.2~1mol/L。

本發明季銨鹽陽離子表面活性劑的制備過程，如下面反應式所示：

，其中R₁、R₂、R₃為C₁-C₄的烷基，X為鹵素。

在上面的反應式中，當3-間十五烷基酚、甲醛、仲胺發生反應后，生成中間體Mannich堿，該中間體又與鹵代烷烴反應，生成季銨鹽陽離子表面活性劑。