[發(fā)明專利]一種全氟烴基季銨鹽及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310262625.0
• 申請(qǐng)日: 2013-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN103304433A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭成;徐運(yùn)歡;林璟;聶旭春;毛桃嫣;張文涌;黃武歡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州大學(xué)
• 主分類號(hào): C07C215/40
• 分類號(hào): C07C215/40;C07C213/08;B01F17/18
• 代理公司: 廣州市深研專利事務(wù)所 44229
• 代理人: 姜若天

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含氟季銨鹽表面活性劑，具體地說，涉及一種全氟烴基季銨鹽及其制備方法。

背景技術(shù)

含氟季銨鹽表面活性劑是將常見的碳?xì)浼句@鹽表面活性劑的烴基上的H原子取代為F原子后變?yōu)镕-C鏈，取代后其憎水基團(tuán)是取代后的氟碳鏈。含氟季銨鹽表面活性劑依據(jù)氟化程度的不同可以分為全氟化型含氟季銨鹽表面活性劑和半氟化型含氟季銨鹽表面活性劑。如果將C-H鏈中H原子全部取代為F原子，這樣的氟表面活性劑被稱為全氟化含氟表面活性劑；而將C-H鏈中F原子部分取代了化合物中H則被稱為半氟化型含氟表面活性劑。

在所有的元素之中，屬F原子具有最高的電負(fù)性，得電子的能力最強(qiáng)，幾乎可以氧化一切其他元素，因此，C-F鍵比C-H鍵具有更大的鍵能，而且F原子半徑卻不比H原子半徑大很多。F原子如上所述的這種特殊結(jié)構(gòu)決定了含氟表面活性劑分子中的F原子不但在空間上可以全部或部分取代碳?xì)浔砻婊钚詣┲袩N基上的H原子，更能牢牢地將碳?xì)浔砻婊钚詣┲刑細(xì)滏溕系腃原子固定，從而F-C鍵具有不容易斷裂的良好特性。所以在所有含氟季銨鹽中，含有F原子的季銨鹽的性能最優(yōu)異，F(xiàn)原子的含量越多，活性越大，當(dāng)H原子全部被F原子所代替時(shí)，得電子能力最強(qiáng)，電負(fù)性最高，應(yīng)用性能也最廣。

由于含氟季銨鹽的應(yīng)用性能非常優(yōu)越，所以作用極為重要，用途極為廣泛，可應(yīng)用于一些條件苛刻和一般碳?xì)浔砻婊钚詣┎贿m用的場(chǎng)合。氟表面活性劑作為一種工業(yè)“味精”已被廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)和日化用品業(yè)等許多行業(yè)。在含氟季銨鹽誕生之后，表面活性劑的種類也得到大大的拓展，功能也飛速的擴(kuò)大，應(yīng)用范圍在化工行業(yè)里占有者佼佼者的地位。

劉國(guó)強(qiáng)等利用直接酯化的方法，以聚乙二醇、全氟丁酸為主要原料，合成了聚乙二醇全氟丁酸酯非離子型含氟表面活性劑，它的表面活性很高，結(jié)果顯示隨著PEG分子量的增加，臨界膠束濃度值增大，表面張力也增加；濁點(diǎn)分析表明，隨著聚氧乙烯鏈長(zhǎng)的增加，親水性增加，濁點(diǎn)升高。金辰等通過表面張力和熒光探針法研究了全氟辛酸銨(APFO)、全氟辛酸鈉（PASS）及全氟辛酸四烷基銨[C₇F₁₅COON(C_nH_2n+1)₄,n=1,2,3,4]的表面活性和膠團(tuán)化作用，分析后得出：與碳?xì)浔砻婊钚詣┎煌擃惙砻婊钚詣┑呐R界膠束濃度(CMC)隨反離子的增大而下降，而飽和吸附分子橫截面積卻呈現(xiàn)相反的趨勢(shì)。周洪濤等測(cè)定了全氟辛酸銨(APFO)、全氟辛酸三甲銨(TMHPFO)、全氟辛酸三乙銨(TEHPFO)在不同濃度NaOH(0.1,0.3,0.5mol/L)存在時(shí)水溶液的表面張力-濃度對(duì)數(shù)曲線，發(fā)現(xiàn)對(duì)于該類含氟季銨鹽表面活性劑，外加無機(jī)鹽，如NaCl，不僅起不到明顯的增效作用，濃度大時(shí)還會(huì)降低表面活性劑的效能。

含氟季銨鹽表面活性劑的發(fā)展歷時(shí)不長(zhǎng)，其種類、合成、性能與應(yīng)用領(lǐng)域都還有待于進(jìn)一步的被研究與拓展，又由于很多的技術(shù)都在被專利保護(hù)，導(dǎo)致在某種程度上也制約了其發(fā)展。有關(guān)含氟季銨鹽的技術(shù)和發(fā)展還有待提高：第一，改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)以降低制備含氟季銨鹽的合成成本，目前由于含氟季銨鹽表面活性劑成本太高，盡管用量少但是也沒有被廣泛使用，仍然是不能商業(yè)化的主要原因；第二，不斷開發(fā)和研制多種類型的新型含氟季銨鹽表面活性劑，擴(kuò)展含氟季銨鹽的品種，使其種類多樣化、系統(tǒng)化；第三，逐步地向含氟季鹽環(huán)保型生產(chǎn)、使用等方向發(fā)展。

目前含氟季銨鹽表面活性劑存在原料價(jià)格昂貴、生物降解性差等問題，為此仍需在原料制備工藝的改進(jìn)。含氟單體、含氟烴基鹵代烷和含氟季銨鹽表面劑等產(chǎn)品的開發(fā)、含氟產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈的一體化以及降低成本等方面也尚未進(jìn)行大量的研究，所以導(dǎo)致了我國(guó)市場(chǎng)對(duì)含氟季銨鹽產(chǎn)品的供不應(yīng)求的情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以C6代替C8的易生物降解，環(huán)保高效的新型全氟烴基季銨鹽。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種全氟烴基季銨鹽，其結(jié)構(gòu)式如下所示：

上述全氟烴基季銨鹽的制備方法，包括如下步驟：將全氟己基乙基碘與N-甲基二乙醇胺直接進(jìn)行季銨化反應(yīng)制備得到全氟烴基季銨鹽。化學(xué)反應(yīng)式如下式：