本发明涉及化学品及其合成技术领域，特别是涉及一种酯基季铵盐及其制备方法和应用。
背景技术：
酯基季铵盐作为新一代柔顺剂，具有易生物降解，绿色环保；柔软、抗静电、抗黄变性能好；耐高温；配制方便，成本低，性价比高；适合以高浓缩度运用在织物柔软剂产品中。
专利CN102336675A此分子结构的酯基季铵盐纯在水溶液配方中容易水解的问题；脂肪酸酸值偏高，是因为酯胺合成的时候没有控制真空度。
专利CN103553947A此分子结构的酯基季铵盐纯在水溶液配方中容易水解的问题；季铵化试剂采用环氧乙烷，反应效率低、成本高。
专利CN102351721A此分子结构的酯基季铵盐纯在水溶液配方中容易水解的问题；季铵化试剂氯代烷，成本高，会有无机盐产生。
专利CN104262182A此分子结构的酯基季铵盐纯在水溶液配方中容易水解的问题；季铵化试剂氯代烷，成本高，先酯化再季铵化，转化率低，会有无机盐产生。
专利CN102586029A此分子结构的酯基季铵盐纯在水溶液配方中容易水解的问题；碳酸二甲酯成本高，合成脂肪酸甲酯转化率低。
酯基季铵盐在水溶液配方中长时间存放会导致酯基的水解，这是现阶段此类产品的缺点。酯基的水解速度受邻近吸电子基团或供电子基团的影响，季铵盐基团是一个强的吸电子基团，它可以使与酯键相连的碳原子上的电荷密度下降，从而有利于亲电试剂的进攻，促进酯键水解。而本发明提供的酯基季铵盐在其酯基与季铵盐官能团之间有一异链烷基供电子基团，使得季铵盐基团对与酯键相连的碳原子上的电荷密度下降的能力减弱，最终得到抗水解能力更强的新型酯基季铵盐，水溶液配方稳定性好。
技术实现要素：
基于此，本发明的目的是提供一种新型的酯基季铵盐。
具体的技术方案如下：
一种酯基季铵盐，其结构式如下：
其中R1任选自C1-C2的烷基；R2、R3、R4分别独立选自C1-C2的烷基、CH2CH(COOCnH2n+1)CH3(5≤n≤17)、CH2CH(COOCnH2n)CH3(5≤n≤17)、CH(CH2COO CnH2n+1)CH3(5≤n≤17)或CH(CH2COO CnH2n)CH3(5≤n≤17)，X选自Cl、SO4CH3或SO4CH2CH3。
本发明的另一目的是提供上述酯基季铵盐的制备方法。
具体的技术方案如下：
(1)将脂肪酸、醇胺及酸性催化剂置于反应釜中，其中脂肪酸与醇胺的摩尔比为1.70-2.00:1.00，控制反应温度为160-180℃，反应2-4h，然后抽真空至真空度≤-0.090MPa，保持反应温度为160-180℃，再反应2-4h；
(2)将步骤(1)得到产物与季铵化试剂按1：0.95-0.99的摩尔比进行季铵化反应，控制反应温度为75-115℃，反应3-5h，加入溶剂，即得所述酯基季铵盐。
优选地，所述脂肪酸为己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、芥酸中的一种或几种。
优选地，所述酸性催化剂选自甲基苯磺酸或苯磺酸，添加量为反应物总质量的0.4-0.6％。
优选地，所述季铵化试剂为硫酸二甲酯、硫酸二乙酯或一氯甲烷。
优选地，所述溶剂选自甲醇、乙醇或异丙醇中一种或几种，添加量为反应物总质量的5.0-25.0％。
本发明的另一目的是提供酯基季铵盐的应用。
上述酯基季铵盐在衣物护理剂中的应用。
在其中一些实施例中，所述衣物护理剂为衣物柔顺剂，纺织处理剂。
本发明的另一目的是提供一种衣物护理剂。
一种衣物护理剂，包含上述酯基季铵盐。
本发明的有益效果：
本发明的酯基季铵盐具有水溶液配方中抗水解能力强，配方稳定性好；易生物降解，绿色环保；柔软、抗静电、抗黄变性能好；耐高温；配制方便，成本低，性价比高等性能。该酯基季铵盐适合以高浓缩度运用在织物柔软剂产品中。
具体实施方式
以下通过实施例对本申请做进一步阐述。
实施例1
本实施例用于说明本发明专利一种双己酸异丙酯基二甲基硫酸甲酯铵，其结构式如下：
R为C5H11。
该酯基季铵盐的制备方法，包括如下步骤：
(1)在带有搅拌、温度计、冷凝出水器的五口烧瓶中加入1.70mol的己酸，1.00mol的醇胺，0.4％的甲苯磺酸，搅拌，加热到160℃，反应时间为2h，抽真空到≤-0.090MPa，保持反应温度为160℃，再反应2h得到双己酸异丙酯基甲基叔胺。
(2)在带有搅拌、温度计、冷凝回流器的五口烧瓶中加入酯胺1.00mol，加热到75℃，缓慢滴入0.95mol硫酸二甲酯，反应4小时，加入反应物总质量5％的甲醇，即得到双己酸异丙酯基二甲基硫酸甲酯铵。
实施例2
本实施例用于说明本发明专利一种双癸酸异丙酯基二甲基硫酸甲酯铵，其结构式如下：
R为C9H19。
该酯基季铵盐的制备方法，包括如下步骤：
(1)在带有搅拌、温度计、冷凝出水器的五口烧瓶中加入1.80mol的癸酸，1.00mol的醇胺，0.4％的甲苯磺酸，搅拌，加热到170℃，反应时间为3h，抽真空到≤-0.090MPa，保持反应温度为170℃，再反应3h得到双癸酸异丙酯基甲基叔胺。
(2)在带有搅拌、温度计、冷凝回流器的五口烧瓶中加入酯胺1.00mol，加热到75℃，缓慢滴入0.95mol硫酸二甲酯，反应3小时，加入反应物总质量10％的乙醇，即得到双癸酸异丙酯基二甲基硫酸甲酯铵。
实施例3
本实施例用于说明本发明专利一种酯基季铵盐中双月桂酸异丙酯基乙基甲基硫酸乙酯铵，其结构式如下：
R为C11H23。
该酯基季铵盐的制备方法，包括如下步骤：
(1)在带有搅拌、温度计、冷凝出水器的五口烧瓶中加入1.90mol的月桂酸，1.00mol的醇胺，0.5％的苯磺酸，搅拌，加热到170℃，反应时间为3h，抽真空到≤-0.090MPa，保持反应温度为170℃，再反应3h得到双月桂酸异丙酯基甲基叔胺。
(2)在带有搅拌、温度计、冷凝回流器的五口烧瓶中加入酯胺1.00mol，加热到100℃，缓慢滴入0.98mol硫酸二乙酯，反应5小时，加入反应物总质量10％的乙醇，即得到双月桂酸异丙酯基乙基甲基硫酸乙酯铵。
实施例4
本实施例用于说明本发明专利一种双豆蔻酸异丙酯基乙基甲基硫酸乙酯铵，其结构式如下：
R为C13H27。
该酯基季铵盐的制备方法，包括如下步骤：
(1)在带有搅拌、温度计、冷凝出水器的五口烧瓶中加入1.90mol的豆蔻酸，1.00mol的醇胺，0.5％的苯磺酸，搅拌，加热到170℃，反应时间为4h，抽真空到≤-0.090MPa，保持反应温度为170℃，再反应4h得到双豆蔻酸异丙酯基甲基叔胺。
(2)在带有搅拌、温度计、冷凝回流器的五口烧瓶中加入酯胺1.00mol，加热到100℃，缓慢滴入0.98mol硫酸二乙酯，反应5小时，加入反应物总质量10％的异丙醇，即得到双豆蔻酸异丙酯基乙基甲基硫酸乙酯铵。
实施例5
本实施例用于说明本发明专利一种双棕榈酸异丙酯基乙基甲基硫酸乙酯铵，其结构式如下：
R为C15H31。
该酯基季铵盐的制备方法，包括如下步骤：
(1)在带有搅拌、温度计、冷凝出水器的五口烧瓶中加入1.90mol的棕榈酸，1.00mol的醇胺，0.5％的甲苯磺酸，搅拌，加热到170℃，反应时间为4h，抽真空到≤-0.090MPa，保持反应温度为170℃，再反应4h得到双棕榈酸异丙酯基甲基叔胺。
(2)在带有搅拌、温度计、冷凝回流器的五口烧瓶中加入酯胺1.00mol，加热到100℃，缓慢滴入0.98mol硫酸二乙酯，反应5小时，加入反应物总质量20％的乙醇，即得到双棕榈酸异丙酯基乙基甲基硫酸乙酯铵。
实施例6
本实施例用于说明本发明专利一种双硬脂酸异丙酯基二甲基氯化铵，其结构式如下：
R为C17H35。
该酯基季铵盐的制备方法，包括如下步骤：
(1)在带有搅拌、温度计、冷凝出水器的五口烧瓶中加入2.00mol的硬脂酸，1.00mol的醇胺，0.6％的甲苯磺酸，搅拌，加热到180℃，反应时间为5h，抽真空到≤-0.090MPa，保持反应温度为180℃，再反应5h得到双硬脂酸异丙酯基甲基叔胺。
(2)在带有搅拌、温度计、冷凝回流器的五口烧瓶中加入酯胺1.00mol，加热到115℃，缓慢通入0.99mol一氯甲烷，反应5小时，加入反应物总质量25％的乙醇，即得到双硬脂酸异丙酯基二甲基氯化铵。
实施例7
本实施例用于说明本发明专利的一种酯基季铵盐在衣物护理剂中的应用：
(1)配方组分
(2)配方工艺
a、将A相于50～60℃环境中搅拌溶解。或先将柔顺剂于烘房预加热至50～60℃，将水预加热至50～60℃，酯基季铵盐加入水中混合搅拌均匀。
b、降温至45℃，加入B相，搅拌均匀。
c、加入C相，搅拌均匀即可。控制pH＝3～4。
实施例8
本实施例用于说明本发明专利的一种酯基季铵盐在衣物护理剂中的应用：
(1)配方组分
(2)配方工艺
a、将A相于50～60℃环境中搅拌溶解。或先将柔顺剂于烘房预加热至50～60℃，将水预加热至50～60℃，酯基季铵盐加入水中混合搅拌均匀。
b、降温至45℃，加入B相，搅拌均匀。
c、加入C相，搅拌均匀即可。控制pH＝3～4。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。