一种环保型耐酸碱表面活性剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及表面活性剂技术领域，具体为一种环保型耐酸碱表面活性剂及其制备方法。


背景技术：

2.分子中同时具有亲水基和疏水基，能富集于界面，使界面性质发生显著改变而出现界面活性的物质称为表面活性剂；表面活性剂与我们的日常生活息息相关，广泛应用于洗涤剂、化妆品、食品、纺织品等生产；
3.但现今的表面活性剂往往含有酯基，这对会影响表面活性剂的耐酸碱性，而且应用广泛的表面活性剂往往不能够达到环保的要求；因此本发明研究制备了一种不含酯基，所用原料毒性相对更低，且易于降解，更加环保高活性的、环保型耐酸碱表面活性剂。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种环保型耐酸碱表面活性剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.一种环保型耐酸碱表面活性剂，所述环保型耐酸碱表面活性剂是将混合物a与混合物b共混反应制得。
6.优选的，所述混合物a包括甲基咪唑双苯磺酸盐和环氧氯丙烷；所述甲基咪唑双苯磺酸盐是由溴代烷基甲基咪唑与双磺酸基二苯甲烷反应制得。
7.优选的，所述溴代烷基甲基咪唑是由n-甲基咪唑与溴化十二烷反应制得；所述双磺酸基二苯甲烷是用氨基乙磺酸将磺化十四烷基二苯甲烷制得。
8.优选的，所述混合物b包括包括改性胍胶、氨基乙磺酸和环氧氯丙烷；所述改性胍胶是胍胶衍生物与十六叔胺反应制得；所述胍胶衍生物是胍胶进行碱化和醚化反应制成含有羧甲基和羟丙基的胍胶衍生物。
9.优选的，所述一种环保型耐酸碱表面活性剂的制备方法，包括以下具体步骤：
10.(1)在盐酸气体氛围下，在50～100rpm下搅拌十四烷基二苯甲烷，调节温度为20～25℃，以3～5ml/min的速率滴加十四烷基二苯甲烷质量2～2.2倍的氨基乙磺酸，反应2～3h，静置48h后，制得双磺酸基二苯甲烷；
11.(2)将溴代烷基甲基咪唑、双磺酸基二苯甲烷和去离子水按质量比1:1:10～1:1.2:15混合，置于微波反应器中反应后，用正戊烷进行萃取，萃取后收集下层有机溶液，在70℃下减压蒸馏，制得甲基咪唑双苯磺酸盐；将甲基咪唑双苯磺酸盐与环氧氯丙烷按质量比1:8～1:10混合，搅拌均匀，制得混合物a；
12.(3)将胍胶衍生物与质量分数为60～80％的乙醇溶液按质量比1:10～1:20混合，加入胍胶衍生物质量3～5倍的十六叔胺，升温至55～65℃，反应3～6h，再用无水乙醇洗涤3～5次后过滤，在50～60℃下干燥，制得改性胍胶；将改性胍胶、氨基乙磺酸和环氧氯丙烷按质量比3:2:7～3:3:10混合，搅拌均匀，制得混合物b；
13.(4)将混合物a升温至90～110℃，加入混合物b，保温反应10～20h后，升温至120～140℃，在50～100rpm下搅拌反应40～60h，冷却至室温、抽滤并干燥，制得环保型耐酸碱表面活性剂。
14.优选的，上述步骤(1)中：十四烷基二苯甲烷的制备方法为：在盐酸气体氛围下，将二苯甲烷与无水氯化铝按质量比10:1～12:1混合并搅拌均匀，升温至45～50℃，以3～5ml/min的速率滴加二苯甲烷质量0.4～0.5倍的十四烯，滴加完成后升温至70～73℃，反应6～8h，用去离子水洗涤3～5次，最后用无水硫酸钠干燥、减压蒸馏，制得十四烷基二苯甲烷。
15.优选的，上述步骤(2)中：溴代烷基甲基咪唑的制备方法为：将n-甲基咪唑与溴代十二烷按质量比1:0.9～1:1.3混合置于微波反应器中，微波功率为300～500w，反应温度为50～60℃，反应5～6min后，反应结束后冷却至室温，用乙酸乙酯萃取后收集下层溶液，在75℃下进行减压蒸馏，最后在80～90℃下真空干燥12h，制得溴代烷基甲基咪唑。
16.优选的，上述步骤(2)中：微波反应的条件为：300～500w、100～120℃下，反应8～12min。
17.优选的，上述步骤(3)中：胍胶衍生物的制备方法为：将胍胶分散在胍胶质量15～30倍的无水乙醇中，加入胍胶质量0.01～0.03倍的氢氧化钠，在室温下反应30～50min，在逐滴滴加胍胶质量0.01～0.02倍的环氧氯丙烷，升温至55～65℃，反应3～5h后，用盐酸调节ph至6.8～7.2，最后用无水乙醇洗涤并过滤，在50～60℃下干燥，制得胍胶衍生物。
18.优选的，上述步骤(4)中：混合物a与混合物b质量比为2:1～2:3。
19.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
20.本发明制备的环保型耐酸碱表面活性剂，是将混合物a与混合物b共混自聚制得；混合物a包括甲基咪唑双苯磺酸盐和环氧氯丙烷，混合物b包括改性胍胶、氨基乙磺酸和环氧氯丙烷，所用原料毒性相对更低，且易于降解；
21.甲基咪唑双苯磺酸盐是由n-甲基咪唑与溴化十二烷反应后再与双磺酸基二苯甲烷反应制得；双磺酸基二苯甲烷是用氨基乙磺酸将磺化十四烷基二苯甲烷制得；n-甲基咪唑与溴化十二烷反应形成溴代烷基甲基咪唑，再与双磺酸基二苯甲烷反应，形成带有双磺酸基团和季铵盐的非对称结构的甲基咪唑双苯磺酸盐，并带有疏水链，增强表面活性剂在界面的吸附能力，并且更能降低水的表面张力；
22.改性胍胶是胍胶衍生物与十六叔胺反应制得；胍胶衍生物是胍胶进行碱化和醚化反应制成含有羧甲基和羟丙基的胍胶衍生物，再与十六叔胺反应，形成具有疏水性的改性胍胶；将混合物a与混合物b共混，不对称结构的甲基咪唑双苯磺酸盐进行自组装，并与环氧氯丙烷共混，形成带有季铵盐的混合物a，改性胍胶和氨基乙磺酸共混形成带有羧甲基的混合物b，在自组装的作用下通过环氧氯丙烷与改性胍胶的反应形成囊泡，囊泡上的疏水链使表面活性剂更易形成胶束，具有更好的表面活性。
具体实施方式
23.下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，将实施例和对比例中制备的环保型耐酸碱表面活性剂配置成质量浓度为0.3％进行测试，各指标测试方法如下：
25.表面张力：参照gb11278进行表面张力测试；
26.纯度：检测纯度后静置敞口放置90天后再次检测纯度。
27.实施例1
28.(1)在盐酸气体氛围下，将二苯甲烷与无水氯化铝按质量比10:1混合并搅拌均匀，升温至45℃，以3ml/min的速率滴加二苯甲烷质量0.4倍的十四烯，滴加完成后升温至70℃，反应6h，用去离子水洗涤3次，最后用无水硫酸钠干燥、减压蒸馏，制得十四烷基二苯甲烷；在盐酸气体氛围下，在50rpm下搅拌十四烷基二苯甲烷，调节温度为20℃，以3ml/min的速率滴加十四烷基二苯甲烷质量2倍的氨基乙磺酸，反应2h，静置48h后，制得双磺酸基二苯甲烷；
29.(2)将n-甲基咪唑与溴代十二烷按质量比1:0.9混合置于微波反应器中，微波功率为300w，反应温度为50℃，反应5min后，反应结束后冷却至室温，用乙酸乙酯萃取后收集下层溶液，在75℃下进行减压蒸馏，最后在80℃下真空干燥12h，制得溴代烷基甲基咪唑；将溴代烷基甲基咪唑、双磺酸基二苯甲烷和去离子水按质量比1:1:10混合，置于微波反应器中，在300w、100℃下，反应8min后，用正戊烷进行萃取，萃取后收集下层有机溶液，在70℃下减压蒸馏，制得甲基咪唑双苯磺酸盐；将甲基咪唑双苯磺酸盐与环氧氯丙烷按质量比1:8混合，搅拌均匀，制得混合物a；
30.(3)将胍胶分散在胍胶质量15倍的无水乙醇中，加入胍胶质量0.01倍的氢氧化钠，在室温下反应30min，在逐滴滴加胍胶质量0.01倍的环氧氯丙烷，升温至55℃，反应3h后，用盐酸调节ph至6.8，最后用无水乙醇洗涤并过滤，在50℃下干燥，制得胍胶衍生物；将胍胶衍生物与质量分数为60％的乙醇溶液按质量比1:10混合，加入胍胶衍生物质量3倍的十六叔胺，升温至55℃，反应3h，再用无水乙醇洗涤3次后过滤，在50℃下干燥，制得改性胍胶；将改性胍胶、氨基乙磺酸和环氧氯丙烷按质量比3:2:7混合，搅拌均匀，制得混合物b；
31.(4)将混合物a升温至90℃，加入混合物b，混合物a与混合物b质量比为2:1，保温反应10h后，升温至120℃，在50rpm下搅拌反应40h，冷却至室温、抽滤并干燥，制得环保型耐酸碱表面活性剂。
32.实施例2
33.(1)在盐酸气体氛围下，将二苯甲烷与无水氯化铝按质量比11:1混合并搅拌均匀，升温至48℃，以4ml/min的速率滴加二苯甲烷质量0.45倍的十四烯，滴加完成后升温至72℃，反应7h，用去离子水洗涤4次，最后用无水硫酸钠干燥、减压蒸馏，制得十四烷基二苯甲烷；在盐酸气体氛围下，在80rpm下搅拌十四烷基二苯甲烷，调节温度为23℃，以4ml/min的速率滴加十四烷基二苯甲烷质量2.1倍的氨基乙磺酸，反应2.5h，静置48h后，制得双磺酸基二苯甲烷；
34.(2)将n-甲基咪唑与溴代十二烷按质量比1:1.1混合置于微波反应器中，微波功率为400w，反应温度为55℃，反应5.5min后，反应结束后冷却至室温，用乙酸乙酯萃取后收集下层溶液，在75℃下进行减压蒸馏，最后在85℃下真空干燥12h，制得溴代烷基甲基咪唑；将溴代烷基甲基咪唑、双磺酸基二苯甲烷和去离子水按质量比1:1.1:13混合，置于微波反应
器中，在400w、110℃下，反应10min后，用正戊烷进行萃取，萃取后收集下层有机溶液，在70℃下减压蒸馏，制得甲基咪唑双苯磺酸盐；将甲基咪唑双苯磺酸盐与环氧氯丙烷按质量比1:9混合，搅拌均匀，制得混合物a；
35.(3)将胍胶分散在胍胶质量22倍的无水乙醇中，加入胍胶质量0.02倍的氢氧化钠，在室温下反应40min，在逐滴滴加胍胶质量0.015倍的环氧氯丙烷，升温至60℃，反应4h后，用盐酸调节ph至7.0，最后用无水乙醇洗涤并过滤，在55℃下干燥，制得胍胶衍生物；将胍胶衍生物与质量分数为60～80％的乙醇溶液按质量比1:15混合，加入胍胶衍生物质量3～5倍的十六叔胺，升温至60℃，反应5h，再用无水乙醇洗涤4次后过滤，在55℃下干燥，制得改性胍胶；将改性胍胶、氨基乙磺酸和环氧氯丙烷按质量比3:2.5:8.5混合，搅拌均匀，制得混合物b；
36.(4)将混合物a升温至100℃，加入混合物b，混合物a与混合物b质量比为1:1，保温反应15h后，升温至130℃，在80rpm下搅拌反应50h，冷却至室温、抽滤并干燥，制得环保型耐酸碱表面活性剂。
37.实施例3
38.(1)在盐酸气体氛围下，将二苯甲烷与无水氯化铝按质量比12:1混合并搅拌均匀，升温至50℃，以5ml/min的速率滴加二苯甲烷质量0.5倍的十四烯，滴加完成后升温至73℃，反应8h，用去离子水洗涤5次，最后用无水硫酸钠干燥、减压蒸馏，制得十四烷基二苯甲烷；在盐酸气体氛围下，在50～100rpm下搅拌十四烷基二苯甲烷，调节温度为25℃，以5ml/min的速率滴加十四烷基二苯甲烷质量2.2倍的氨基乙磺酸，反应3h，静置48h后，制得双磺酸基二苯甲烷；
39.(2)将n-甲基咪唑与溴代十二烷按质量比1:1.3混合置于微波反应器中，微波功率为500w，反应温度为60℃，反应6min后，反应结束后冷却至室温，用乙酸乙酯萃取后收集下层溶液，在75℃下进行减压蒸馏，最后在90℃下真空干燥12h，制得溴代烷基甲基咪唑；将溴代烷基甲基咪唑、双磺酸基二苯甲烷和去离子水按质量比1:1.2:15混合，置于微波反应器中，在500w、120℃下，反应12min后，用正戊烷进行萃取，萃取后收集下层有机溶液，在70℃下减压蒸馏，制得甲基咪唑双苯磺酸盐；将甲基咪唑双苯磺酸盐与环氧氯丙烷按质量比1:10混合，搅拌均匀，制得混合物a；
40.(3)将胍胶分散在胍胶质量30倍的无水乙醇中，加入胍胶质量0.03倍的氢氧化钠，在室温下反应50min，在逐滴滴加胍胶质量0.02倍的环氧氯丙烷，升温至65℃，反应5h后，用盐酸调节ph至7.2，最后用无水乙醇洗涤并过滤，在60℃下干燥，制得胍胶衍生物；将胍胶衍生物与质量分数为80％的乙醇溶液按质量比1:20混合，加入胍胶衍生物质量5倍的十六叔胺，升温至65℃，反应6h，再用无水乙醇洗涤5次后过滤，在60℃下干燥，制得改性胍胶；将改性胍胶、氨基乙磺酸和环氧氯丙烷按质量比3:3:10混合，搅拌均匀，制得混合物b；
41.(4)将混合物a升温至110℃，加入混合物b，混合物a与混合物b质量比为2:3，保温反应20h后，升温至140℃，在100rpm下搅拌反应60h，冷却至室温、抽滤并干燥，制得环保型耐酸碱表面活性剂。
42.对比例1
43.对比例1的处方组成同实施例2。该环保型耐酸碱表面活性剂及其制备方法与实施例2的区别仅在于制备的环保型耐酸碱表面活性剂仅包含a组分。
44.对比例2
45.对比例2的处方组成同实施例2。该环保型耐酸碱表面活性剂及其制备方法与实施例2的区别仅在于制备的环保型耐酸碱表面活性剂仅包含b组分。
46.对比例3
47.对比例3的处方组成同实施例2。该环保型耐酸碱表面活性剂及其制备方法与实施例2的区别仅在于不进行步骤(1)的制备，并将步骤(2)修改为：将n-甲基咪唑与溴代十二烷按质量比1:1.1混合置于微波反应器中，微波功率为400w，反应温度为55℃，反应5.5min后，反应结束后冷却至室温，用乙酸乙酯萃取后收集下层溶液，在75℃下进行减压蒸馏，最后在85℃下真空干燥12h，制得溴代烷基甲基咪唑；将溴代烷基甲基咪唑与环氧氯丙烷按质量比1:9混合，搅拌均匀，制得混合物a。
48.对比例4
49.对比例4的处方组成同实施例2。该环保型耐酸碱表面活性剂及其制备方法与实施例2的区别仅在于步骤(3)的不同，将步骤(3)修改为：将胍胶分散在胍胶质量22倍的无水乙醇中，加入胍胶质量0.02倍的氢氧化钠，在室温下反应40min，在逐滴滴加胍胶质量0.015倍的环氧氯丙烷，升温至60℃，反应4h后，用盐酸调节ph至7.0，最后用无水乙醇洗涤并过滤，在55℃下干燥，制得胍胶衍生物；将胍胶衍生物、氨基乙磺酸和环氧氯丙烷按质量比3:2.5:8.5混合，搅拌均匀，制得混合物b。
50.效果例
51.下表1给出了采用本发明实施例1-3与对比例1-4的环保型耐酸碱表面活性剂的各性能分析结果：
52.表1
[0053] 表面张力(mn/m)初始纯度(％)90天后纯度(％)实施例12999.819.7实施例23099.621.9实施例32799.922.1对比例12299.539.7对比例21999.731.8对比例32499.430.6对比例42599.328.7
[0054]
通过表1中实施例与对比例的实验数据比较可以明显发现，实施例1、2、3制备的环保型耐酸碱表面活性剂的更能降低水的表面张力，并且易降解。
[0055]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。