[發明專利]季銨鹽型三硅氧烷雙子表面活性劑的制備方法

有效

• 申請號: 201710129735.8
• 申請日: 2017-03-06
• 公開（公告）號: CN106928267B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 佟慶笑;陳彩萍;盧峰
• 申請（專利權）人: 汕頭大學
• 主分類號: C07F7/10
• 分類號: C07F7/10;B01F17/54
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 溫旭;張澤思

本發明公開了一種季銨鹽型三硅氧烷雙子表面活性劑的制備方法，包括以下步驟：(1)使七甲基三硅氧烷與N,N?二甲基烯丙基在氯鉑酸的異丙醇溶液作為催化劑的作用下進行硅氫加成反應，得到含硅烷基的叔胺；(2)使步驟(1)所得到的含硅烷基的叔胺與Br?R?Br在溶劑中進行季胺化反應，得到所述季銨鹽型三硅氧烷雙子表面活性劑；其中，或制備方法反應條件簡單，易控制，所得的產物同時兼具季銨鹽雙子表面活性劑與硅氧烷表面活性劑兩者的優點，具有良好的表面活性，在水溶液中可將水/空氣界面的表面張力降低至20～24mN/m，遠低于傳統的烷烴鏈表面活性劑的表面張力。

技術領域

本發明涉及一種三硅氧烷型表面活性劑的制備方法，特別涉及一種季銨鹽型三硅氧烷雙子表面活性劑的制備方法以及由該方法所制備的季銨鹽型三硅氧烷雙子表面活性劑。

背景技術

三硅氧烷表面活性劑具有優異的超級分散性能。我們所熟知的碳氫表面活性劑的疏水鏈是直立于界面上的，其表面張力為30mN/m左右。三硅氧烷表面活性劑的硅原子處于四面體中心，以柔性的硅氧烷鏈起支撐作用地平躺于液面上，甲基則垂直于此平面上；Si-C鍵較長導致甲基上的氫緊密排列在界面上，就像撐開的傘，增加其疏水性，降低水的表面張力至20mN/m 左右，此性能明顯優于烴類表面活性劑。另一方面，由于甲基上的旋轉使得甲基上的氫原子占有較大空間，導致了相鄰硅氧烷分子之間距離的增加，降低了硅氧烷分子間作用力，從而使硅氧烷在界面上易展開，賦予了此類表面活性劑優異的鋪展性能，甚至普通表面活性劑不能應用的非水介質。三硅氧烷表面活性劑具有獨特優異的性能，主要表現在其表面和界面性能、鋪展潤濕性、配伍性、乳化作用、生理惰性、消泡穩泡性、同時還具有獨特的聚集形態。而且由于其Si-O鍵的鍵能顯著高于普通表面活性劑中的C-O 鍵、C-C鍵的鍵能，三硅氧烷表面活性劑還具有突出的耐熱性和良好的耐氣候性。

三硅氧烷表面活性劑具有高表面和界面活性，超級鋪展性能等優異的性能，這些都是傳統表面活性劑不具備的性質，甚至是其它含硅或含氟表面活性劑難以媲美的。其市場潛力巨大已趨于成熟，是一種高附加值的精細化工產品，有著非常廣闊的應用前景。七甲基三硅氧烷表面活性劑是一種支鏈化的高效表面活性劑，呈現“傘型”結構，以密集的甲基排列在界面上，可有效降低表面張力。

目前大部分的研究都是集中在聚醚改性的非離子型三硅氧烷表面活性劑的研究上，對其他類型的三硅氧烷表面活性劑的研究則很少，對陽離子三硅氧烷的合成、性能及應用的研究更是鮮有報道，這將會造成三硅氧烷表面活性劑的產品架構單一，難以真正做到打開市場。因此陽離子三硅氧烷表面活性劑的開發和研究具有一定的重要性，它將能填補市場上非離子三硅氧烷表面活性劑應用上的空缺。

專利US3389160中用了以下路線來合成七甲基三硅氧烷陽離子表面活性劑：

Snows等人則利用鹵烴基硅烷與仲胺反應，得到有機硅叔胺。在通過季銨化反應得到陽離子型三硅氧烷表面活性劑。其合成路線如下所示：

由已有報道中可知，陽離子三硅氧烷表面活性劑的合成一般存在步驟復雜，需要的實驗條件苛刻，反應時間長，轉化率低，副產物多等缺點，限制了其進一步的研究和工業化生產。尋求一種更快速、簡便、經濟、易行，有利于工業化生產的合成陽離子三硅氧烷表面活性劑的方法至關重要。

雙子表面活性劑是一類新型的表面活性劑類型，由連接基團通過化學鍵將兩個或多個單體表面活性劑連接在一起，與對應的傳統表面活性劑相比，雙子表面活性劑具有能高效降低水的表面張力、更低的臨界膠束濃度 (CMC)、特殊的流變學性質等獨特性能，因此在洗滌、殺菌、乳化、分散、防腐以及化妝品、印染、三次采油、基因治療、有序介孔材料的合成等領域具有較大潛力。

發明內容