[發(fā)明專利]飽和腰果酚甜菜堿表面活性劑及制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510076563.3
• 申請日: 2015-02-12
• 公開（公告）號: CN105983370B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 靳志強(qiáng);徐志成;趙濉;宮清濤;張磊;張路;羅瀾
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號: C07C229/14
• 分類號: C07C229/14;B01F17/28;B01F17/18;C07C227/08;C07C309/14;C07C303/32;C09K8/584
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司11257
• 代理人: 蔡蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及表面活性劑領(lǐng)域，更具體地，涉及一種飽和腰果酚甜菜堿表面活性劑及制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

甜菜堿表面活性劑是一類性能優(yōu)良的兩性表面活性劑，具有較好的潤濕性和乳化性，且低毒、易生物降解、抗高溫高鹽等性能，廣泛應(yīng)用于香波、泡沫浴、紡織整理劑、泡沫鉆井劑、消毒殺菌劑、凝膠乳化劑和金屬防腐劑中。

表面活性劑生產(chǎn)的原料來源主要有礦物質(zhì)和生物質(zhì)兩大類。目前，在全球表面活性劑市場中，以礦物質(zhì)為原料的表面活性劑產(chǎn)品占75％。但從原料的易得性、環(huán)境和人體的安全性及相容性、行業(yè)發(fā)展的可持續(xù)性等方面考慮，研究和開發(fā)以生物質(zhì)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必要的，將成為今后表面活性劑工業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)方向。腰果酚是從腰果殼中提取的一種豐富、價廉、可再生的天然化合物。氫化、提純后的飽和腰果酚的分子結(jié)構(gòu)為3-十五烷基苯酚，獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)及性能使其能夠替代多種精細(xì)石油原料，合成許多具有特殊功能的化學(xué)品和化學(xué)材料，解決石油酚類化合物不能解決的問題。大量的研究表明，腰果酚是同類生物質(zhì)化學(xué)材料中最有發(fā)展前途的非石油的替代物。

專利US2082275、US2087565、US2129264、US3328307、US3555079、GB1185111、US5081293、CN1566256A、CN102974268A等揭示了烷基甜菜堿、烷基芳基甜菜堿表面活性劑的制備方法，但上述專利均未提及以生物質(zhì)飽和腰果酚為原料，經(jīng)過曼尼希反應(yīng)和季銨化反應(yīng)，形成飽和腰果酚甜菜堿表面活性劑的制備方法和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的在于提供一種飽和腰果酚甜菜堿表面活性劑，本表面活性劑單獨(dú)使用或與其它添加劑復(fù)配時，其水溶液可與烷烴或原油形成低或超低界面張力，在礦物浮選、工業(yè)洗滌及三次采油等眾多領(lǐng)域得到很好的應(yīng)用。

本發(fā)明的另一個目的在于提供飽和腰果酚甜菜堿表面活性劑的制備方法。

本發(fā)明的再一個目的在于提供飽和腰果酚甜菜堿表面活性劑的應(yīng)用。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種飽和腰果酚甜菜堿表面活性劑，具有如式I所示的結(jié)構(gòu)：

式中，R為-CH₃、CH₃CH₂-、CH₃CH₂CH₂-或CH₃CH₂CH₂CH₂-，Y為-CH₂COO^-或-CH₂CH(OH)CH₂SO₃^-。

具有式I結(jié)構(gòu)的飽和腰果酚甜菜堿表面活性劑的制備方法包括如下步驟：

(1)飽和腰果酚二烷基胺的制備：

本步的反應(yīng)方程式如下：

在反應(yīng)器中加入飽和腰果酚短鏈醇溶液和二烷基胺，控制反應(yīng)溫度為20～50℃，攪拌下滴加甲醛水溶液，其中飽和腰果酚、二烷基胺和甲醛的摩爾比為1:1～8:1～8；滴加完畢，繼續(xù)攪拌1～3h，加熱回流1～24h；反應(yīng)完畢，除去短鏈醇、水和未反應(yīng)的甲醛和二烷基胺，得到飽和腰果酚二烷基胺；

(2)飽和腰果酚甜菜堿表面活性劑的制備：

本步的反應(yīng)方程式如下：

將步驟(1)制備得到的飽和腰果酚二烷基胺用短鏈醇溶劑稀釋后置于反應(yīng)器中，控制反應(yīng)溫度70-100℃，攪拌下滴加氯乙酸鈉或3-氯-2-羥基丙磺酸鈉水溶液，其中飽和腰果酚二烷基胺與氯乙酸鈉的摩爾比為1：1-3或飽和腰果酚二烷基胺與3-氯-2-羥基丙磺酸鈉的摩爾比為1：1-3；優(yōu)選飽和腰果酚二烷基胺與氯乙酸鈉的摩爾比為1：1-1.5腰果酚二烷基胺與3-氯-2-羥基丙磺酸鈉的摩爾比為1：1-1.5；反應(yīng)2-24h，反應(yīng)完畢，除去短鏈醇和水，得到黃褐色固體物質(zhì)；無水乙醇溶解，除鹽，得到飽和腰果酚甜菜堿表面活性劑。

優(yōu)選地，所述的飽和腰果酚是由天然腰果殼中提取、氫化、提純的化合物，化學(xué)名稱為：3-十五烷基苯酚，分子式：C₂₁H₃₆O，結(jié)構(gòu)式如式II：

腰果酚是一種生物質(zhì)資源，它來源廣泛，成本較低，并且由于它是從植物中提取的物質(zhì)，因此無論在綠色環(huán)保方面，還是在經(jīng)濟(jì)效益方面都能滿足可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。