[發(fā)明專利]一種含氟季銨鹽型雙子表面活性劑的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110421854.7
• 申請日: 2021-04-19
• 公開（公告）號: CN113135830B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖旺釧;冷欣;黃垚恒;徐德忠;陳美玲;李奇勇
• 申請（專利權(quán)）人: 三明學(xué)院
• 主分類號: C07C213/06
• 分類號: C07C213/06;C07C213/08;C07C219/06;C07C213/04;C07C215/14;C09K23/18
• 代理公司: 福州科揚專利事務(wù)所(普通合伙) 35001
• 代理人: 郭夢羽

本發(fā)明公開一種含氟季銨鹽型雙子表面活性劑的制備方法，以環(huán)氧丙醇、1,6?己二胺以及六氟環(huán)氧丙烷二聚體為主要原料，通過開環(huán)反應(yīng)再合成含氟中間體，與碘甲烷反應(yīng)制得含氟季銨鹽型雙子表面活性劑；最終制得的表面活性劑該表面活性劑在純水、氯化鈉溶液、酸性溶液和堿性溶液中均具有較好的表面活性、化學(xué)穩(wěn)定性和潤濕性能，且隨著濃度和時間的增加，潤濕性能會越來越好，含氟季銨鹽型雙子表面活性劑的最小接觸角可達(dá)到17.6°。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含氟季銨鹽型雙子表面活性劑的制備方法，屬于精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著有機氟和有機硅的發(fā)展，開發(fā)出了一類新型特種表面活性劑，及氟碳表面活性劑。傳統(tǒng)的氟碳表面活性劑主要指全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸 (PFOS)兩類，但相關(guān)研究表明這些類化合物具有較高的毒性、環(huán)境持久性和生物累積性，對環(huán)境存在嚴(yán)重的污染，隨后，美國及歐盟各國均制定了相關(guān)法律來限制其生產(chǎn)和使用，制成一種安全、綠色環(huán)保的氟碳表面活性劑迫在眉睫；研究發(fā)現(xiàn)，在短氟碳鏈中添加氧、硫、氮等雜原子可以很好的解決傳統(tǒng)氟碳表面活性劑所帶來的問題，可以加速氟表面活性劑的降解，降低其環(huán)境持久性和生物累積性。

氟碳表面活性劑是指疏水鏈上的氫原子被氟原子部分取代或者全部取代，和其他元素相比，氟的電負(fù)性大，原子半徑小，可極化性較低。氟碳表面活性劑作為一種特種表面活性劑，具有“三高，兩憎”的特性，即高表面活性、高熱穩(wěn)定性、高化學(xué)穩(wěn)定性及憎水和憎油，是迄今為止在所有表面活性劑中表面活性最高的一種。一般碳?xì)浔砻婊钚詣┧芤旱谋砻鎻埩ψ畹椭悄芙抵?30～35mN/m，而氟碳表面活性劑水溶液的表面張力卻能將降低至20mN/m，甚至達(dá)到15mN/m。Gemini氟表面活性劑是通過特殊的聯(lián)接基團(tuán)將兩個疏水尾鏈聯(lián)接起來，然后再接上兩個親水頭基、用聯(lián)接基團(tuán)先將兩個親水頭基連接起來，再接上長碳鏈的疏水尾或者用聯(lián)接基團(tuán)將兩個兩親單體在親水頭基處通過特殊方式連接起來。因此，這種新型表面活性劑特殊的結(jié)構(gòu)相比于傳統(tǒng)表面活性劑能更好的降低表面張力，且臨界膠束濃度更低，易于在界面吸附和在水溶液中形成膠束。

季銨鹽類表面活性劑是表面活性劑中最重要的一類，在許多工業(yè)領(lǐng)域，特別在洗滌、印染、農(nóng)藥、醫(yī)藥、三次采油、殺菌消毒、污水處理等工業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。

雙子(Gemini)季銨鹽表面活性劑是一類具有特殊分子結(jié)構(gòu)的新型表面活性劑，傳統(tǒng)的表面活性劑只有一個親水基團(tuán)和一個親油基團(tuán)，而雙子表面活性劑具有至少兩個以上親水基團(tuán)(離子頭基或極性基團(tuán))和至少兩個以上親油基團(tuán)，并在親水基團(tuán)或靠近親水基團(tuán)通過化學(xué)鍵連接而成。雙子季銨鹽表面活性劑的兩個親水基使其可以同時擁有較長的疏水鏈和很好的水溶性。雙子季銨鹽表面活性劑還具有較強的殺菌能力和較高的生物降解能力，且滲透性較強，所帶的正電荷還可以很好的與細(xì)菌或污垢中的負(fù)電荷相結(jié)合，具有較廣泛的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種含氟季銨鹽型雙子表面活性劑的制備方法，以環(huán)氧丙醇、1,6-己二胺以及六氟環(huán)氧丙烷二聚體為主要原料，通過開環(huán)反應(yīng)再合成含氟中間體，與碘甲烷反應(yīng)制得新型的含氟季銨鹽型雙子表面活性劑。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明公開一種含氟季銨鹽型雙子表面活性劑的制備方法，以環(huán)氧丙醇、 1,6-己二胺以及六氟環(huán)氧丙烷二聚體為主要原料，通過開環(huán)反應(yīng)再合成含氟中間體，與碘甲烷和1,3-丙磺酸內(nèi)酯分別反應(yīng)制得含氟季銨鹽型雙子表面活性劑；

所述含氟季銨鹽型雙子表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如式(Ⅰ)所示：

進(jìn)一步的，所述含氟季銨鹽型雙子表面活性劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)在反應(yīng)容器中加入1,6-己二胺和三氯甲烷，攪拌10～20min充分溶解后，逐漸滴加環(huán)氧丙醇，進(jìn)行油浴加熱，升溫至61～65℃冷凝回流充分反應(yīng)5～6 h，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀常溫蒸干溶劑，得到無色粘稠的中間體A；