[發(fā)明專利]一種苯胺類表面活性劑的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510423002.6
• 申請(qǐng)日: 2015-07-17
• 公開（公告）號(hào): CN105148793B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王麗艷;張玥;劉世夫;劉佳;趙冰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 齊齊哈爾大學(xué)
• 主分類號(hào): B01F17/18
• 分類號(hào): B01F17/18;B01F17/22;C07C237/04;C07C231/12
• 代理公司: 哈爾濱市文洋專利代理事務(wù)所(普通合伙)23210
• 代理人: 王艷萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及表面活性劑及其制備方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)陽離子表面活性劑分子是由一個(gè)疏水基和一個(gè)親水基構(gòu)成，它的臨界膠束濃度較高，吸附效能低，表面活性較差，自聚性能較弱，且在溶液中形成聚集體的形態(tài)較單一。而且，單一離子頭基結(jié)構(gòu)使表面活性劑的克拉夫特點(diǎn)較高，在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域有很大局限性。

現(xiàn)有的雙子表面活性劑聯(lián)接基分為柔性聯(lián)接基和剛性聯(lián)接基。剛性聯(lián)接基能固定頭基間距離，增加分子在水-空氣界面占據(jù)的面積，易形成吸附飽和，降低水-空氣界面張力的效率較高，具有更高的表面活性。但又由于剛性聯(lián)接基的疏水性，使其克拉夫特點(diǎn)較高，如以苯基為聯(lián)接基的雙子表面活性劑的克拉夫特點(diǎn)達(dá)到23℃，水溶性差，這使其在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域有很大局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是要解決傳統(tǒng)表面活性劑分子存在的臨界膠束濃度高，降低水-空氣界面張力的效率較低，表面活性低，聚集體形態(tài)比較單一。不含酰胺基的苯基為聯(lián)接基的雙子表面活性劑克拉夫特點(diǎn)高，水溶性差技術(shù)問題，而提供一種含有酰胺基和苯環(huán)剛性基團(tuán)為聯(lián)接基的苯胺類表面活性劑及其制備方法。

本發(fā)明的苯胺類表面活性劑的化學(xué)名稱為1,4-苯基-雙[(氨甲酰甲基)-N,N-二甲基烷基氯化銨]，其結(jié)構(gòu)式為：其中R＝C_nH_2n+1，n＝8、10、12、14或16。

上述的苯胺類表面活性劑的制備方法按以下步驟進(jìn)行：

一、取對(duì)苯二胺、吡啶、氯乙酰氯和二氯甲烷，其中對(duì)苯二胺與吡啶的摩爾比為1:2～3，對(duì)苯二胺與氯乙酰氯的摩爾比為1:2～3；對(duì)苯二胺的摩爾數(shù)與二氯甲烷的體積之比為1mmol：3～4.5mL；

二、將步驟一稱取的對(duì)苯二胺、吡啶加入到裝有攪拌裝置的三頸瓶中，再將步驟一稱取的二氯甲烷的三分之二也加入到三頸瓶中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，室溫?cái)嚢柚寥芙猓萌芤篈；

三、將步驟一稱取的氯乙酰氯與剩余的二氯甲烷混合，通過恒壓滴液漏斗勻速滴加到三口瓶中的溶液A中，2h內(nèi)滴加完畢，然后在室溫下反應(yīng)3～4h結(jié)束，然后將反應(yīng)產(chǎn)物過濾，固相物先用二氯甲烷洗滌，再用碳酸氫鈉飽和溶液洗滌，最后用蒸餾水洗滌至洗滌液的pH值呈中性，然后將固相物真空干燥至恒重，得到二氯乙酰基對(duì)苯二胺；

四、取步驟三制備的二氯乙酰基對(duì)苯二胺、N,N-二甲基烷基胺，其中二氯乙酰基對(duì)苯二胺與N,N-二甲基烷基胺的摩爾比為1:2～3；

五、將二氯乙酰基對(duì)苯二胺加入到裝有溫度計(jì)和回流冷凝裝置的三口瓶中，再將N,N-二甲基甲酰胺作為溶劑也加入到三口瓶中，加熱至全部溶解，然后再加入N,N-二甲基烷基胺，在80～90℃攪拌7～10h后，反應(yīng)結(jié)束除去溶劑得到粗產(chǎn)物；

六、將氯仿和乙酸乙酯混合，得到混合液；再將步驟五得到的粗產(chǎn)物用混合液重結(jié)晶，晶體真空干燥至恒重，得到苯胺類表面活性劑1,4-苯基-雙[(氨甲酰甲基)-N,N-二甲基烷基氯化銨]。

本發(fā)明的苯胺類表面活性劑的合成路線可用下式表示：

本發(fā)明利用含有酰胺基和苯環(huán)剛性基團(tuán)的長(zhǎng)聯(lián)接基將兩個(gè)傳統(tǒng)陽離子表面活性劑聯(lián)接起來形成雙子結(jié)構(gòu)，使其具有兩個(gè)親水頭基和兩個(gè)疏水烷基鏈，因此具有較低的臨界膠束濃度。含有剛性基團(tuán)使頭基距離固定能使其在水-空氣界面的單個(gè)分子吸附面積增加，更易達(dá)到吸附飽和，降低表面張力的效率高，表面活性較高。在聯(lián)接基中引入酰胺基團(tuán)，不僅增加了其生物降解性、同時(shí)酰胺基團(tuán)具有形成氫鍵的能力，增加了分子在水溶液中的聚集能力，從而更易形成形態(tài)豐富的聚集體。同時(shí)酰胺基團(tuán)的加入彌補(bǔ)了剛性聯(lián)接基造成克拉夫特點(diǎn)高的缺點(diǎn)，使其具有較低的克拉夫特點(diǎn)，溶解性更好。

本發(fā)明以對(duì)苯二胺、氯乙酰氯和N,N-二甲基烷基胺為原料合成了一種新型的1,4-苯基-雙[(氨甲酰甲基)-N,N-二甲基烷基氯化銨]表面活性劑。兩步合成新型的1,4-苯基-雙[(氨甲酰甲基)-N,N-二甲基烷基氯化銨]表面活性劑，原料易得，制備方法工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件易于控制，產(chǎn)物易于分離、純化。合成新型的1,4-苯基-雙[(氨甲酰甲基)-N,N-二甲基烷基氯化銨]，不僅具有雙子結(jié)構(gòu)，聯(lián)接基中含酰胺基和苯環(huán)剛性基團(tuán)，其臨界膠束濃度為0.046～3.63mmol/L，臨界膠束濃度較低，pC₂₀值為3.25～5.19，具有較高的表面活性。所以該結(jié)構(gòu)的表面活性劑可以廣泛用于增溶劑、鋼鐵緩蝕劑、納米材料和介孔材料模板劑，可用于化妝品、制藥、材料合成、石油化工等多個(gè)領(lǐng)域。

附圖說明