本发明涉及阳离子表面活性剂领域，具体涉及一种磷酸酯基季铵盐阳离子表面活性剂及其合成方法。
背景技术：
磷酸酯类表面活性剂是分子结构中含磷酸酯基或磷酸酯盐基团的表面活性剂的统称，是一类具有优良性能，被广泛应用的表面活性剂。其优良性能主要包括良好的乳化性、抗静电性、生态毒性低以及生物降解性好等。季铵盐阳离子表面活性剂是发展速度快、应用范围广泛、性能优良的一种表面活性剂，一直以来都是表面活性剂领域的研究热点。季铵盐型阳离子表面活性剂由于亲水基带正电荷，对细胞壁带有负电荷的细菌具有较强的吸附作用，渗透扩散作用进入细胞膜，再进一步穿入细胞内部，使细胞内酶钝化，蛋白质改性，从而杀死细菌起到杀菌作用。另外，季铵盐阳离子表面活性剂还可以作为柔软剂、分散剂、润湿剂和乳化剂等。目前，磷酸酯基类表面活性剂的研究还主要是阴离子型和非离子型，但有关含有磷酸酯基结构的季铵盐阳离子表面活性剂的报道很少，究其原因可能在于合成工艺还有待研究和完善，产物提纯困难、复杂等问题，因此，有必要对含有磷酸酯基结构的季铵盐阳离子表面活性剂的合成方法进行研究。
技术实现要素：
本发明目的是提供一种磷酸酯基季铵盐阳离子表面活性剂，其结构上含有磷酸酯基和季铵盐基团。本发明的另一个目的是提供上述磷酸酯基季铵盐阳离子表面活性剂的合成方法。一种磷酸酯基季铵盐阳离子表面活性剂，化学结构式如下所示：；其中，n=8、10、12、14；R为乙基或苯基；X为Cl或Br。一种磷酸酯基季铵盐阳离子表面活性剂的合成方法，包括如下步骤：（a）在惰性气氛的反应釜中加入氯磷酸二酯、有机溶剂A和缚酸剂，置于冰水浴中，搅拌，加入N-甲基二乙醇胺，反应时间为3～6h，当测得游离胺的含量少于0.2%时，结束反应，减压蒸馏除掉有机溶剂，抽滤，得到磷酸酯基叔胺；（b）向反应釜中加入磷酸酯基叔胺、卤代烷和有机溶剂B，搅拌，升温至70～100℃，回流反应20～45h，停止反应，减压蒸馏除去有机溶剂B，再用乙醚进行重结晶，最后得到所述磷酸酯基季铵盐阳。进一步的，所述步骤（1）中的氯磷酸二酯为氯磷酸二乙酯、氯磷酸二苯酯中的一种。进一步的，所述步骤（1）中的有机溶剂A为甲苯、二甲苯、二氯甲烷、四氢呋喃中的至少一种。进一步的，所述步骤（1）中的缚酸剂为三乙胺、吡啶、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。进一步的，所述步骤（1）中的氯磷酸二酯与N-甲基二乙醇胺的摩尔比为2.0～2.1：1。进一步的，所述步骤（2）中的卤代烷为1-氯代辛烷、1-溴代辛烷、1-氯代癸烷、1-溴代癸烷、1-溴代十二烷、1-溴代十四烷中的一种。进一步的，所述步骤（2）中的磷酸酯基叔胺与卤代烷的摩尔比为1：1～1.2。进一步的，所述步骤（2）中的有机溶剂B为乙醇、异丙醇、丙酮中的至少一种。本发明具有如下有益效果：（1）本发明采用两步合成，合成工艺简单，产品分离提纯容易，使用的有机溶剂可回收再利用。（2）本发明合成的产品具有很高的表面活性，生物降解性好，生态毒性低、钙皂分散力优良。（3）本发明合成的产品乳化性能好，能单独作为乳化剂使用，也可与具有特殊应用性能的化学品进行复配，同时本产品还具有良好的杀菌作用。具体实施方式下面结合实施例对本发明进行详细的说明。实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。实施例1以合成化学结构式如下的磷酸酯季铵盐阳离子表面活性剂为例，具体合成方法为：（1）向充氮气的反应釜中加入34.5g氯磷酸二乙酯、100mL甲苯和6.67g三乙胺，置于冰水浴中，搅拌，加入11.92gN-甲基二乙醇胺、反应3～6h，测得游离胺的含量少于0.2%，结束反应，减压蒸馏除掉有机溶剂，抽滤，得到目标产物磷酸酯基叔胺。（2）向反应釜中加入19.6g磷酸酯基叔胺、9.7g1-溴代辛烷和60mL乙醇，搅拌，升温至78℃，回流反应30h，停止反应，减压蒸馏除去有机溶剂，再用乙醚进行重结晶，最后得到所述的磷酸酯基季铵盐阳离子表面活性剂。实施例2以合成化学结构式如下的磷酸酯季铵盐阳离子表面活性剂为例，具体合成方法为：（1）向充氮气的反应釜中加入34.5g氯磷酸二乙酯、110mL甲苯和5g吡啶，置于冰水浴中，搅拌，加入11.92gN-甲基二乙醇胺、反应3～6h，测得游离胺的含量少于0.2%，结束反应，减压蒸馏除掉有机溶剂，抽滤，得到目标产物磷酸酯基叔胺。（2）向反应釜中加入19.6g磷酸酯基叔胺、7.45g1-氯代辛烷和80mL丙酮，搅拌，升温至82℃，回流反应32h，停止反应，减压蒸馏除去有机溶剂，再用乙醚进行重结晶，最后得到所述的磷酸酯基季铵盐阳离子表面活性剂。实施例3以合成化学结构式如下的磷酸酯季铵盐阳离子表面活性剂为例，具体合成方法为：置于冰水浴中，搅拌，加入11.92gN-甲基二乙醇胺、反应3～6h，测得游离胺的含量少于0.2%，结束反应，减压蒸馏除掉有机溶剂，抽滤，得到目标产物磷酸酯基叔胺。（2）向反应釜中加入19.6g磷酸酯基叔胺、11.09g1-溴代癸烷和60mL异丙醇，搅拌，升温至85℃，回流反应34h，停止反应，减压蒸馏除去有机溶剂，再用乙醚进行重结晶，最后得到所述的磷酸酯基季铵盐阳离子表面活性剂。实施例4以合成化学结构式如下的磷酸酯季铵盐阳离子表面活性剂为例，具体合成方法为：（1）向充氮气的反应釜中加入34.5g氯磷酸二乙酯、110mL二甲苯和2.8g氢氧化钠，置于冰水浴中，搅拌，加入11.92gN-甲基二乙醇胺、反应3～6h，测得游离胺的含量少于0.2%，结束反应，减压蒸馏除掉有机溶剂，抽滤，得到目标产物磷酸酯基叔胺。（2）向反应釜中加入19.6g磷酸酯基叔胺、8.85g1-氯代癸烷和70mL异丙醇，搅拌，升温至90℃，回流反应35h，停止反应，减压蒸馏除去有机溶剂，再用乙醚进行重结晶，最后得到所述的磷酸酯基季铵盐阳离子表面活性剂。实施例5以合成化学结构式如下的磷酸酯季铵盐阳离子表面活性剂为例，具体合成方法为：（1）向充氮气的反应釜中加入34.5g氯磷酸二乙酯、120mL甲苯、4g三乙胺和1.8g氢氧化钾，置于冰水浴中，搅拌，加入11.92gN-甲基二乙醇胺、反应3～6h，测得游离胺的含量少于0.2%，结束反应，减压蒸馏除掉有机溶剂，抽滤，得到目标产物磷酸酯基叔胺。（2）向反应釜中加入19.6g磷酸酯基叔胺、12.5g1-溴代十二烷和80mL异丙醇，搅拌，升温至92℃，回流反应36h，停止反应，减压蒸馏除去有机溶剂，再用乙醚进行重结晶，最后得到所述的磷酸酯基季铵盐阳离子表面活性剂。实施例6以合成化学结构式如下的磷酸酯季铵盐阳离子表面活性剂为例，具体合成方法为：（1）向充氮气的反应釜中加入53.73g氯磷酸二苯酯、120mL二氯甲烷和7.2g三乙胺，置于冰水浴中，搅拌，加入11.92gN-甲基二乙醇胺、反应3～6h，测得游离胺的含量少于0.2%，结束反应，减压蒸馏除掉有机溶剂，抽滤，得到目标产物磷酸酯基叔胺。（2）向反应釜中加入27.57g磷酸酯基叔胺、11.1g1-溴代癸烷和90mL乙醇，搅拌，升温至95℃，回流反应35h，停止反应，减压蒸馏除去有机溶剂，再用乙醚进行重结晶，最后得到所述的磷酸酯基季铵盐阳离子表面活性剂。实施例7以合成化学结构式如下的磷酸酯季铵盐阳离子表面活性剂为例，具体合成方法为：（1）向充氮气的反应釜中加入53.73g氯磷酸二苯酯、130mL二氯甲烷和5.6g吡啶，置于冰水浴中，搅拌，加入11.92gN-甲基二乙醇胺、反应3～6h，测得游离胺的含量少于0.2%，结束反应，减压蒸馏除掉有机溶剂，抽滤，得到目标产物磷酸酯基叔胺。（2）向反应釜中加入27.57g磷酸酯基叔胺、12.6g1-溴代十二烷和100mL乙醇，搅拌，升温至98℃，回流反应40h，停止反应，减压蒸馏除去有机溶剂，再用乙醚进行重结晶，最后得到所述的磷酸酯基季铵盐阳离子表面活性剂。实施例8以合成化学结构式如下的磷酸酯季铵盐阳离子表面活性剂为例，具体合成方法为：（1）向充氮气的反应釜中加入53.73g氯磷酸二苯酯、120mL四氢呋喃、3.2g吡啶和4.2g碳酸钾，置于冰水浴中，搅拌，加入11.92gN-甲基二乙醇胺、反应3～6h，测得游离胺的含量少于0.2%，结束反应，减压蒸馏除掉有机溶剂，抽滤，得到目标产物磷酸酯基叔胺。（2）向反应釜中加入27.57g磷酸酯基叔胺、13.92g1-溴代十四烷和110mL异丙醇，搅拌，升温至100℃，回流反应42h，停止反应，减压蒸馏除去有机溶剂，再用乙醚进行重结晶，最后得到目标产物磷酸酯基季铵盐阳离子表面活性剂。乳化性能测试：在25℃下配制质量分数1%的样品水溶液各一份，分别取配制的溶液25ml倒入100ml量筒中（带有塞子），再向量筒中加入20ml矿物油，剧烈摇动25次后静置观察，最后记录下各混合液分出10ml水所用的时间，分出10ml水的时间越长，表示乳化性能越好，反之较差。各产品乳化性能比较：记实施例1、实施例3、实施例5、实施例6、实施例7、实施例8的合成产品分别为A、B、C、D、E、F，各产品乳化性能如表1所示。表1各产品乳化性能比较由表1实验结果说明，所合成的产品具有很好的乳化性能。以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。