[發明專利]一種基于動態共價鍵的可循環使用的表面活性體系

有效

• 申請號: 202210571359.9
• 申請日: 2022-05-24
• 公開（公告）號: CN114774135B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 劉佩;裴曉梅;崔正剛
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C09K23/00
• 分類號: C09K23/00;C09K23/28;C07C249/02;C07C251/24;C07C227/18;C07C229/08;C07C51/02;C07C65/30
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

本發明公開了一種基于動態共價鍵的可循環使用的表面活性體系，屬于表面活性劑科學與應用技術領域。本發明以對羧基苯甲酸和11?氨基十一酸為原料，構筑了一種基于動態共價鍵的可循環使用的陽離子型表面活性體系；該表面活性體系具有pH刺激?響應性，酸性條件下，11?氨基十一酸被質子化形成陽離子表面活性劑；堿性條件下，11?氨基十一酸鈉中的伯胺(NHsubgt;2/subgt;)與對羧基苯甲酸鈉中的醛基(CHO)反應形成動態共價鍵C＝N，從而形成具有“強極性”的Bola化合物，實現從“雙親性”到“強極性”的智能轉換，進而達到多次循環使用的目的，可廣泛應用于石油開采、油品乳化運輸、納米材料合成、非均相催化、化妝品、食品科學等領域。

技術領域

本發明涉及一種基于動態共價鍵的可循環使用的表面活性體系，屬于表面活性劑科學與應用技術領域。

背景技術

近年來，開關型表面活性劑引起了人們的廣泛關注，其可以通過不同的觸發機制在“有表面活性”和“無表面活性”之間相互切換，從而實現不同條件下表面活性劑功能的快速應用，不僅有利于使用后的回收和重復利用，而且能同時降低使用成本和環境破壞，屬于環境友好的綠色化學品。

目前，智能表面活性劑的分子結構設計主要集中在將表面活性劑的極性基團轉換為弱極性或非極性，從而實現從“有表面活性”到“無表面活性”的轉變。然而在乳液體系中，這種類型的智能表面活性劑在失活后將會轉移到油相中，不僅污染了油相，而且不利于回收或再利用。已經報道的，可以在“雙親性”和“強極性”之間智能轉換的表面活性劑，其主要的調控方式是將弱極性基團轉變為極性基團，從而使表面活性劑親水性過強，在失去表面活性后溶于水中。但是，該類表面活性劑的合成過程比較復雜，不僅轉化率極低(約15.16％)而且涉及諸多有機溶劑的使用，合成過程不夠“綠色”，這也極大地限制了其在石油開采、化妝品以及食品科學等領域的應用。

發明內容

技術問題：

針對上述缺陷，本發明設想能否通過某種方式，直接將兩種化合物尾-尾相連構成“強極性”結構，而在一定條件下，這種連接又會斷開形成正常的“雙親性”結構。

開關型表面活性劑主要通過調控極性基團使表面活性劑在“有表面活性”和“無表面活性”之間智能轉換，但其存在的問題是，失活后的表面活性劑往往不溶于水，將其應用于油品乳化運輸或納米材料合成等相關領域時，表面活性劑便會殘留在破乳后的油相中，嚴重影響油的品質，也無法實現重復使用。而現有的可以實現重復使用效果的表面活性劑，又存在合成過程復雜，合成成本高，轉化率低，且合成過程“不綠色”等問題，應用領域受限。

因此，本發明試圖引入一種動態共價鍵，使表面活性劑可以在“雙親性”和“強極性”之間智能轉換，如席夫堿。酸性條件下，表面活性劑保留雙親性，具有表面活性；堿性條件下，表面活性劑和另一種物質形成席夫堿，表現出“強極性”，失去表面活性，溶于水中。整個過程可以進行多次循環，實現“雙親性”和“強極性”的智能轉換，且表面活性劑始終處在水溶液中，方便回收和再利用。

技術方案：

本發明以對羧基苯甲酸和11-氨基十一酸為原料，構筑了一種基于動態共價鍵的Bola化合物FA-AA，該化合物具有pH刺激-響應性。堿性條件下，11-氨基十一酸鈉中的伯胺(NH₂)與對羧基苯甲酸鈉中的醛基(CHO)反應形成動態共價鍵C＝N，從而形成具有“強極性”的FA-AA，但過強的親水性使得FA-AA無法穩定乳狀液；酸性條件下，FA-AA中的動態共價鍵發生斷裂，FA因其在水中較低的溶解度而產生析出，AA則被質子化形成“雙親性”陽離子表面活性劑H⁺AA，從而實現化合物從“強極性”到“雙親性”的智能轉換，進而達到多次循環使用的目的。值得注意的是，析出的FA在此循環過程中起到了相當大的作用，不僅賦予了表面活性劑刺激響應性能，而且也是該體系得以循環的關鍵。

本發明的第一個目的是提供一種基于動態共價鍵的可循環使用的表面活性劑體系，包括如下兩種組分：