專利名稱：一種樹(shù)枝狀磺酸鹽型四聚表面活性劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面活性劑，具體的是一種磺酸鹽型四聚表面活性劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
低聚表面活性劑(oligomeric surfactant)是由聯(lián)接基通過(guò)化學(xué)鍵將兩個(gè)或兩個(gè)以上的雙親基團(tuán)連接在一起而構(gòu)成的；可通過(guò)設(shè)計(jì)不同的聯(lián)接基團(tuán)，從分子結(jié)構(gòu)水平上調(diào)控其分子有序聚集體的形狀和表面電荷密度，從而使其具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，如優(yōu)良的表面活性、較低的臨界膠束濃度(cmc)和Krafft點(diǎn)、良好的粘彈性能、鈣皂分散性能以及抗溫耐鹽性等特點(diǎn)，被譽(yù)為新一代表面活性劑，已成為國(guó)際交叉學(xué)科及相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，已被證實(shí)其在新物質(zhì)合成、乳液聚合、緩蝕殺菌和三次采油等方面具有良好的應(yīng)用前景。目前，關(guān)于二聚表面活性劑的合成、性質(zhì)及應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外已有大量的詳實(shí)報(bào)道(MengerF M, Littau C A. Gemini surfactants: synthesis and properties[J]. Journal of the American chemical society, 1991, 113(4): 1451-1452;高志農(nóng)，許東華，吳曉軍·新型低聚表面活性劑研究進(jìn)展[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版)，2006, 50 (6) :691-695.)。三聚、四聚表面活性劑能夠形成支化的線狀膠束，與傳統(tǒng)的以及二聚表面活性劑相比具有更低的cmc、Kraft點(diǎn)和水溶性,但由于合成及分離困難等原因，三聚及四聚表面活性劑研究相對(duì)較少，尤其是四聚表面活性劑。已報(bào)道合成的四聚表面活性劑通常具有線型和支化結(jié)構(gòu)。另外，四聚表面活性劑的合成方法也存在許多缺陷，如2000年Zara等在硫酸和甲醛存在條件下，以四氫硼鈉為還原劑對(duì)精胺進(jìn)行甲基化反應(yīng)，然后與鹵代烴進(jìn)行季銨化制備出具有線型結(jié)構(gòu)的12-3-12-4-12-3-12 · 4Br。該工藝存在的主要缺點(diǎn)是甲基化反應(yīng)是在酸性條件進(jìn)行，對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求高，原料價(jià)格貴；季銨化反應(yīng)溫度高，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，需48-192h(In M, Bec V, Zara R. Quaternary Ammonium Bromide Surfactant Oligomersin Aqueous Solution: Self-Association and Microstructure [J]. Langmuir, 2000,16(1): 141-148.)。Grau等以季戊四醇為起始劑，與環(huán)氧氯丙烷發(fā)生醚化反應(yīng)生成四縮水甘油醚，然后在金屬鉀存在條件下與脂肪醇發(fā)生開(kāi)環(huán)反應(yīng)，得到含有長(zhǎng)鏈烷基的中間體，再用氯磺酸磺化得到具有支化結(jié)構(gòu)的硫酸鹽型四聚表面活性劑，該工藝存在的主要缺點(diǎn)是反應(yīng)步驟多、反應(yīng)過(guò)程中用到金屬鉀而使產(chǎn)物成本較高、需蒸餾除去溶劑導(dǎo)致能耗較高、中間體及產(chǎn)物提純困難(Grau R J, Murguia M C. Synthesis of new pentaerythritol-basedgemini surfactants [J]· Synlett, 2001, 8: 1229-1932·)。2010 年 Wang Y L 等報(bào)道合成了季銨鹽型四聚表面活性劑，它是以乙二胺為起始劑，與丙烯酯甲酯發(fā)生加成反應(yīng)，然后與N，N- 二甲基乙二胺反應(yīng)，生成帶有酰胺基團(tuán)的叔胺中間體，最后與溴代十二烷季銨化反應(yīng)制備。該工藝存在的主要缺點(diǎn)是反應(yīng)步驟多而使生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)(Hou YB, Han Y C，Deng M L, et al. Aggregation behavior of a tetrameric cationicsurfactant in aqueous solution [J]. Langmuir, 2010, 26(1): 28-33·)。
樹(shù)枝狀大分子聚酰胺-胺是一類三維、高度有序并且可以從分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)的高分子化合物，具有高度支化的結(jié)構(gòu)、分子表面高官能團(tuán)密度等特點(diǎn)，是目前研究最廣泛深入，并已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的樹(shù)枝狀大分子。目前，樹(shù)枝狀大分子的功能化和應(yīng)用研究已成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本發(fā)明根據(jù)樹(shù)枝狀分子與表面活性劑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)樹(shù)枝狀大分子高密度的末端胺基官能團(tuán)接枝改性，設(shè)計(jì)合成具有樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)的磺酸鹽型四聚表面活性劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種樹(shù)枝狀磺酸鹽型四聚表面活性劑及制備方法，該四聚表面活性劑具有優(yōu)良的表面活性及乳化性能。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種樹(shù)枝狀磺酸鹽型四聚表面活性劑，其結(jié)構(gòu)式如下
權(quán)利要求
1.一種樹(shù)枝狀磺酸鹽型四聚表面活性劑，結(jié)構(gòu)式如下
2.權(quán)利要求I所述的樹(shù)枝狀磺酸鹽型四聚表面活性劑的制備方法，包括如下步驟第一步，取代反應(yīng)在反應(yīng)器中加入O. 3 O. 6mol/L的I. O代PAMAM水溶液，然后滴加O. 5 2mol/L的氯乙磺酸鈉溶液，使I. O代PAMAM與氯乙磺酸鈉的摩爾比為I :4，反應(yīng)時(shí)間為6 12h，體系pH為8 10，反應(yīng)溫度為50 70°C ；第二步，?；磻?yīng)向上述反應(yīng)體系中加入丙酮，丙酮與第一步反應(yīng)溶液的體積比為I :1，在攪拌條件下滴加酰氯，酰氯與I. O代PAMAM摩爾比為4 :1，同時(shí)滴加體積比為2 :I的三乙胺與丙酮混合溶液，使體系pH為8 9，在10 40°C下反應(yīng)6 10h，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻析出白色固體，無(wú)水乙醇洗滌、真空干燥后，得白色粉末固體即為磺酸鹽型四聚表面活性劑。
3.3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磺酸鹽型四聚表面活性劑的制備方法，其特征在于所使用的酰氯為壬酰氯、癸酰氯、月桂酰氯、十四酰氯或十六酰氯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種樹(shù)枝狀磺酸鹽型四聚表面活性劑及其制備方法。其結(jié)構(gòu)通式如下(Y)[(CH2CH2SO3Na)R]4，式中Y為1.0代樹(shù)枝狀大分子聚酰胺-胺(PAMAM)，該類表面活性劑是根據(jù)樹(shù)枝狀大分子與表面活性劑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以1.0代PAMAM為核，對(duì)其端胺基官能團(tuán)接枝改性，得到含親水磺酸基團(tuán)的中間體，然后再與酰氯反應(yīng)，引入長(zhǎng)鏈烷基，反應(yīng)完畢后，冷卻析出白色固體，經(jīng)過(guò)濾、無(wú)水乙醇洗滌、干燥后得到目標(biāo)產(chǎn)物。本發(fā)明目標(biāo)產(chǎn)物具有較高的表面活性，且易于生物降解；該制備方法簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，操作方便，易于提純分離，溶劑可回收利用；該表面活性劑可廣泛用于洗滌、增溶、乳化以及三次采油等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B01F17/22GK102698648SQ201210150858
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月27日
發(fā)明者吳文祥, 張健偉, 張榮明, 李 杰, 李海燕, 李翠勤, 牛瑞霞, 王俊 申請(qǐng)人:東北石油大學(xué)