一種新型磺基甜菜堿型雙子表面活性劑的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及了一種新型磺基甜菜堿型雙子表面活性劑的制備方法，屬于表面活性劑領域。
【背景技術】
[0002]雙子表面活性劑由于其獨特的物理化學性能，成為近年來表面活性劑研究的一個熱點。雙子表面活性劑的主要特點有:(I)具有較低的降低溶液表面張力的能力；(2)具有較低的臨界膠束濃度:(3)在一定濃度范圍內具有增粘性能。目前，國外學者對雙子表面活性劑及其性質的研究主要包括:陽離子類雙子表面活性劑，這類表面活性劑因為制備方法簡單，產物容易純化而成為雙子表面活性劑研究重點，典型代表是N，N- 二烷基N，N，N，N-四甲基乙二銨。對這類表面活性劑的研究不僅包括極性頭基和非極性疏水基部分對表面活性劑表面活性的影響，同時重點研究了連接臂對表面活性的影響，雙子表面活性劑是帶有兩條疏水鏈、兩個親水基團和一個聯接基團的特殊結構的表面活性劑，其合成及性能研究一直是表面活性劑研究領域的研究熱點，但目前此類活性劑的研究主要集中于陽離子和陰離子雙子表面活性劑的合成與性能研究。
[0003]國內應用最多的甜菜堿型兩性表面活性劑仍是烷基甜菜堿，而其改性衍生物烷基酰胺丙基甜菜堿因具有很多優良的性能而越來越受市場的青睞，且有逐漸取代BS —12的趨勢。甜菜堿是一種新型精細化學品，廣泛應用于化工、飼料、食品、印染、醫藥等領域。甜菜堿可用作還原染料以及添加于香波、浴液、護發素等日用品中；甜菜堿用作食品添加劑，可制造人造肉等食品，對老人保健、兒童生長發育都能起到良好的促進作用，甜菜堿也是制藥工業的原料，可用于生產治療和預防肝臟病的藥物。
[0004]甜菜堿雙子表面活性劑的合成與構效關系研究報道較多，但是對于磺基甜菜堿型雙子表面活性劑的研究較少，使得該類表面活性劑的應用受到一定的限制。
【發明內容】
[0005]本發明主要解決的技術問題:針對目前雙子表面活性劑耐溫、耐鹽性能差而且活性劑的溶液界面表面張力和臨界膠束濃度高的弊端，提供了一種新型磺基甜菜堿型雙子表面活性劑的制備方法，該方法以壬基酚與多聚甲醛為原料合成甲基偶聯雙壬基酚，再與二甲胺經胺化反應生成甲基偶聯雙壬基酚叔胺，最后經季銨化反應合成了具有結構明確、性能良好且純度較高的新型磺基甜菜堿型雙子表面活性劑，該方法制成的新型磺基甜菜堿型雙子表面活性劑具有很好的耐溫、耐鹽性能，溶液界面表面張力和臨界膠束濃度比普通表面活性劑低10?100倍，雙子表面活性劑的界面張力可達10 2?10 3mN/m。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是:
一種新型磺基甜菜堿型雙子表面活性劑的制備方法，其特征在于具體制備步驟為:
(I)取10?20g亞硫酸鈉和15?25g亞硫酸氫鈉溶解于200?300mL蒸饋水中并置于裝有電動攪拌裝置、溫度計以及冷凝裝置的四口燒瓶中，水浴保持溫度在30?40°C，邊攪拌邊逐滴滴加5?7mL環氧氯丙烷，滴加完畢后移入水浴鍋進行冰水浴，冷卻至4?6°C，繼續靜置反應3?4h后得到白色結晶，用真空干燥箱干燥30?40min，制得3 —氯一 2羥基丙磺酸鈉；
(2)往500mL的水熱反應釜中加入0.4?0.5mol的壬基酚，0.1?0.2mol的多聚甲醛，3?4g的草酸和100?200mL正辛烷，升溫至115?125°C后反應3?4h，冷卻至室溫后放入真空抽濾裝置，抽濾后得到濾液，放入蒸餾罐蒸餾掉多余溶劑再移入濃縮罐，減壓到500?600Pa，濃縮成紅棕色透明物，得到甲基偶聯雙壬基酚；
(3)按摩爾質量比為甲基偶聯雙壬基酚:環氧氯丙烷:氫氧化鈉:四丁基溴化銨=1:4:2:1,將物料加入四口燒瓶中，放入水浴鍋升溫至40?50°C，反應4?5h后移入減壓抽濾裝置，減壓至900?lOOOPa，抽濾去除固體得到濾餅，之后用甲苯洗滌濾餅4?5次，將洗液合并放入分液漏斗，分離搜集上層棕色液體為縮水甘油醚；
(4)取10?15mol質量分數為33%的二甲胺溶液加入到500mL的燒杯中，之后放在磁力攪拌機上邊攪拌邊緩慢滴加2?3mol縮水甘油醚，攪拌轉速為300?400r/min，水浴升溫至60?70°C反應3?4h，冷卻后用真空干燥器干燥，得甲基偶聯雙壬基酚叔胺；
(5)稱取5?10g3—氯一 2羥基丙磺酸鈉放入三角燒瓶中，加入100?200mL質量分數為70%的乙醇溶液溶解后升溫至80?90°C，邊攪拌便滴加5?1g上述制得的甲基偶聯雙壬基酚叔胺，用20%的氫氧化鈉溶液調節pH至8?9，搖床振蕩反應24?30h后抽濾，之后將濾液移入高速離心機，在4000?5000r/min下離心處理10?15min，分離去除上清液，將沉淀物放入烘箱，在70?80°C下干燥即得一種新型磺基甜菜堿型雙子表面活性劑。
[0007]本發明的應用方法:將本發明制得的表面活性劑應用到殺菌劑、洗滌劑、抗靜電劑、織物柔軟劑，用滴體積法測定了表面活性劑的表面張力，得到了其臨界膠束濃度和臨界表面張力，結果測定新型磺基甜菜堿型雙子表面活性劑的臨界膠束濃度比普通表面活性劑低10?100倍，雙子表面活性劑的界面張力可達10 2?10 3mN/m。
[0008]本發明的有益效果是:
(O該方法制成的新型磺基甜菜堿型雙子表面活性劑具有很好的耐溫、耐鹽性能；
(2)該方法制成的新型磺基甜菜堿型雙子表面活性劑的溶液界面表面張力和臨界膠束濃度比普通表面活性劑低10?100倍，雙子表面活性劑的界面張力可達10 2?10 3mN/m。
【具體實施方式】
[0009]取10?20g亞硫酸鈉和15?25g亞硫酸氫鈉溶解于200?300mL蒸饋水中并置于裝有電動攪拌裝置、溫度計以及冷凝裝置的四口燒瓶中，水浴保持溫度在30?40°C，邊攪拌邊逐滴滴加5?7mL環氧氯丙烷，滴加完畢后移入水浴鍋進行冰水浴，冷卻至4?6°C，繼續靜置反應3?4h后得到白色結晶，用真空干燥箱干燥30?40min，制得3 —氯一 2羥基丙磺酸鈉；往500mL的水熱反應釜中加入0.4?0.5mol的壬基酚，0.1?0.2mol的多聚甲醛，3?4g的草酸和100?200mL正辛烷，升溫至115?125°C后反應3?4h，冷卻至室溫后放入真空抽濾裝置，抽濾后得到濾液，放入蒸餾罐蒸餾掉多余溶劑再移入濃縮罐，減壓到500?600Pa，濃縮成紅棕色透明物，得到甲基偶聯雙壬基酚；按摩爾質量比為甲基偶聯雙壬基酚:環氧氯丙烷:氫氧化鈉:四丁基溴化銨=1:4:2:1，將物料加入四口燒瓶中，放入水浴鍋升溫至40?50°C，反應4?5h后移入減壓抽濾裝置，減壓至900?lOOOPa，抽濾去除固體得到濾餅，之后用甲苯洗滌濾餅4?5次，將洗液合并放入分液漏斗，分離搜集上層棕色液體為縮水甘油醚；取10?15mol質量分數為33%的二甲胺溶液加入到500mL的燒杯中，之后放在磁力攪拌機上邊攪拌邊緩慢滴加2?3mol縮水甘油醚，攪拌轉速為300?400r/min，水浴升溫至60?70°C反應3?4h，冷卻后用真空干燥器干燥，得甲基偶聯雙壬基酚叔胺；稱取5?10g3 —氯一 2羥基丙磺酸鈉放入三角燒瓶中，加入100?200mL質量分數為70%的乙醇溶液溶解后升溫至80?90°C，邊攪拌便滴加5?1g上述制得的甲基偶聯雙壬基酚叔胺，用氫氧化鈉溶液調節pH至8?9，搖床振蕩反應24?30h后抽濾，之后將濾液移入高速離心機，在4000?5000r/min下離心處理10?15min，分離去除上清液，將沉淀物放入烘箱，在70?80°C下干燥即得一種新型磺基甜菜堿型雙子表面活性劑。
[0010]本發明的應用方法:將本發明制得的表面活性劑應用到殺菌劑、洗滌劑、抗靜電劑、織物柔軟劑，用滴體積法測定了表面活性劑的表面張力，得到了其臨界膠束濃度和臨界表面張力，結果測定新型磺基甜菜堿型雙子表面活性劑的臨界膠束濃度比普通表面活性劑低10?100倍，雙子表面活性劑的界面張力可達10 2?10 3mN/m。
[0011]實例I
取1g亞硫酸鈉和15g亞硫酸氫鈉溶解于200mL蒸餾水中并置于裝有電動攪拌裝置、溫度計以及冷凝裝置的四口燒瓶中，水浴保持溫度在30°C，邊攪拌邊逐滴滴加5mL環氧氯丙烷，滴加完畢后移入水浴鍋進行冰水浴，冷卻至4°C，繼續靜置反應3h后得到白色結晶，用真空干燥箱干燥30min，制得3 —氯一 2輕基丙磺酸鈉；往500mL的水熱反應Il中加入0.4mol的壬基酚，0.1mol的多聚甲醛，3g的草酸和10mL正辛烷，升溫至115°C后反應3h，冷卻至室溫后放入真空抽濾裝置，抽濾后得到濾液，放入蒸餾罐蒸餾掉多余溶劑再移入濃縮罐，減壓到500Pa，濃縮成紅棕色透明物，得到甲基偶聯雙壬基酚；按摩爾質量比為甲基偶聯雙壬基酚:環氧氯丙烷:氫氧化鈉:四丁基溴化銨=1:4:2:1，將物料加入四口燒瓶中，放入水浴鍋升溫至40°C，反應4h后移入減壓抽濾裝置，減