一种阳离子表面活性剂及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种表面活性剂，具体涉及一种阳离子表面活性剂及其应用。
【背景技术】
[0002] 常规的烷基酰胺基多胺阳离子表面活性剂是一类常用阳离子型表面活性剂，具有 一个亲水基和一个亲油基，在一定的pH条件下，一定浓度的常规的烷基酰胺基多胺阳离子 表面活性剂具有一定的离子强度，如油酸酰胺三乙烯四胺等，在酸性条件下呈正电荷，具有 良好的絮凝和破乳效果，耐水解，但是其对高浓度污染物、高C0D工业废水，作用不显著，其 原因可能是分子量太小，离子强度较低的原因。因此提高其分子量以提高絮凝和破乳效果 方便于处理高C0D工业废水，但是常规的烷基酰胺基多胺阳离子表面活性剂只具有一个亲 水基，分子量在1〇〇〇以下，同时不具有双官能度的基团，不利于常规烷基酰胺基多胺阳离 子表面活性剂分子间形成多聚体。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术的不足，本发明的第一个目的是为了提供一种阳离子表面活性剂， 该阳离子表面活性剂具有阳离子度高、分子量大、储存期长，其放入水中有悬浮扩散性，能 与水以任意比混溶。
[0004] 本发明的第二个目的是为了提供一种阳离子表面活性剂的用途。
[0005] 实现本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0006] -种阳离子表面活性剂，其依次通过计量混配、羟甲基反应、缩聚反应三个工艺步 骤制备而成，具体如下：在反应釜中加入400-900重量份的水，升温至55-65°C，用碱性物 调节pH至8. 5-9. 5 ;加入40-120重量份的烷基酰胺基多胺阳离子表面活性剂，加入70-240 重量份的甲醛，升温至60-85°C，反应40-60min;用酸性物调节pH至2-4,升温85-95°C反应 2-4小时；保温反应0. 5-1小时，即得到阳离子表面活性剂。
[0007] 优选的，所述碱性物为NaOH、Na2C03、NaHC03中的一种或两种混合物。
[0008] 优选的，所述酸性物为磺酸、盐酸、硫酸中的一种或二种以上的混合物。
[0009] 合成过程如下：
[0010] 阳离子表面活性剂的生成大致可以分为两步；第一步是由烷基酰胺基多胺阳离子 表面活性剂和甲醛在一定反应条件下经羟甲基化反应得到。但这种加成反应最后得到的结 果往往并不是单一的加成产物，而是多种类型的加成产物的混合体。在阳离子表面活性剂 的分子上有三个氨基，但伯胺活性最高，因此对于甲醛来说主要与伯胺发生反应。在碱的 催化下，每摩尔阳离子表面活性剂可以和1摩尔的甲醛反应而生成相应的羟甲基化阳离子 表面活性剂。其反应速度与反应体系的pH值、温度、反应物的比例以及反应时间直接相关。
[0011] 羟甲基化阳离子表面活性剂的制备按反应式1进行：
[0012]
[0013] 第二步在酸性介质中经过加热，羟甲基化阳离子表面活性剂的羟甲基进一步与 氨基、亚氨基或羟基发生缩合反应，按反应式2进行：
[0014]
[0015] 经过上述反应后，得到的阳离子表面活性剂。该阳离子表面活性剂中包含有如结 构式1所示的阳离子聚合物：
[0016]
[0017]结构式 1 中，Μ= 6-10,η彡 2。
[0018] 优选的，所述阳离子表面活性剂的阳离子度为20-32%。
[0019] 优选的，所述阳离子表面活性剂的密度为0. 98-1. 05g/ml。
[0020] 实现本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0021] 本发明的第一个目的所述阳离子聚合物的应用：将它用作絮凝剂、反相破乳剂、混 凝土减水剂或纺织纤维的处理剂。
[0022] 本发明的有益效果在于：
[0023] 本发明的阳离子表面活性剂依次通过计量混配、羟甲基反应、缩聚反应三个工艺 步骤制备而成，其具有阳离子度高、储存期长和甲醛含量低的优点，其放入水中有悬浮扩 散性，能与水以任意比混溶。与常规阳离子表面活性剂相比较，具有如下优点：
[0024] 1、常规的烷基酰胺基多胺阳离子表面活性剂的分子量小，阳离子度低，改进后形 成的阳离子表面活性剂具有较强反应活性的阳离子官能团，富含阳离子羟甲基、氨基基团， 因此具有较强的破乳、絮凝能力，可广泛应用于环境污水处理絮凝剂、油田开采反相破乳 剂、混凝土减水剂、纺织纤维的处理剂等。本发明的产品用作油田开采反相破乳剂时，能够 对含油废水中的乳化液能快速破乳，实现油水分离。对三次采油采出液，尤其是含有表活剂 的复合驱采出液的0/W型采出油，能通过反相破乳剂所带正电荷中和油滴的负电而快速除 油；同时，本发明的产品用作絮凝剂时候，能把重度污染水中含有的各类无机物质和难降解 有机物质的微细颗粒吸附凝聚成絮团，去除絮团后即能实现净化水质的目的。该絮凝剂特 别适用于造纸、印染、制革、电镀、食品、化工等重污染企业的工业废水治理。
[0025]2、本发明的产品游离甲醛含量极低，减轻了对环境造成的污染，是一种绿色环保 广品。
【具体实施方式】
[0026]下面，结合【具体实施方式】，对本发明做进一步描述：
[0027] 实施例1 :
[0028] -种阳离子表面活性剂的制备方法，其依次通过计量混配、羟甲基反应、缩聚反应 三个工艺步骤制备而成，具体如下：在反应釜中加入400重量份的水，升温至60°C，用碱性 物调节pH至9;然后加入40重量份的烷基酰胺基多胺阳离子表面活性剂，加入70重量份 的甲醛，升温至80°C，反应40min;用酸性物调节pH至2,升温，在85°C反应4小时；保温反 应30min，即得到阳离子表面活性剂。
[0029] 本实施例制备的阳离子表面活性剂的阳离子度30% (采用胶体滴定法测试阳离 子度），密度为0. 98g/ml，其有效储存期超过1年。
[0030] 实施例2:
[0031] -种阳离子表面活性剂的制备方法，其依次通过计量混配、羟甲基反应、缩聚反应 三个工艺步骤制备而成，具体如下：在反应釜中加入800重量份的水，升温至65°C，用碱性 物调节pH至9. 5;然后加入120重量份的烷基酰胺基多胺阳离子表面活性剂，加入240重 量份的甲醛，升温至85°C，反应60min;用酸性物调节pH至4,升温，在95°C反应2小时，保 温反应30min;即得到阳离子表面活性剂。
[0032] 本实施例制备的阳离子表面活性剂的阳离子度32% ;密度为1. 01g/ml，其有效储 存期超过1年。
[0033] 实施例3:
[0034] -种阳离子表面活性剂的制备方法，其依次通过计量混配、羟甲基反应、缩聚反应 三个工艺步骤制备而成，具体如下：在反应釜中加入900重量份的水，升温至65°C，用碱 性物调节pH至8. 5;然后加入60重量份的烷基酰胺基多胺阳离子表面活性剂，加入110重 量份的甲醛，升温至80-85°C，反应60min;用酸性物调节pH至3,升温，在90°C反应3小时； 保温反应60min，即得到阳离子表面活性剂。
[0035] 本实施例制备的阳离子表面活性剂的阳离子度32% ;密度为1. 03g/ml，其有效储 存期超过1年。
[0036] 实施例4 :
[0037] -种阳离子表面活性剂的制备方法，其依次通过计量混配、羟甲基反应、缩聚反应 三个工艺步骤制备而成，具体如下：在反应釜中加入600重量份的水，升温至55°C，用碱性 物调节pH至9. 0;然后加入100重量份的烷基酰胺基多胺阳离子表面活性剂，加入200重 量份的甲醛，升温至80-85°C，反应60min;用酸性物调节pH至2. 5,升温，在95°C反应2小 时；保温反应30min，即得到阳离子表面活性剂。
[0038] 本实施例制备的阳离子表面活性剂的阳离子度26% ;密度为1. 05g/ml，其有效储 存期超过1年。
[0039] 应用例1:用作反相破乳剂对油田采出废水进行处理。
[0040] 参照表1，对某采油平台采出油进行破乳含油废水进行破乳，该含油废水的指标 为：COD= 5320mg/l，油含量=1120ppm，浊度=86NTU，pH值为6. 5 ;在温度42°C条件下，药 剂投加量为lOOppm。
[0041]表1本发明产品对油田采出废水进行处理的数据表
[0042]
[0043] 应用例2 :作为絮凝剂对空调机加工车间切削液废水。
[0044] 参照表2,机加工切削液废水，常温，pH9. 2,药剂投加量为lOOppm。
[0045] 表2本发明产品对机加工切削液废水进行处理的数据表
[0046]
[0048] 应用例3:作为絮凝剂对污水处理站进行污水处理；
[0049] 对照表3,其中废水主要为酸洗废水和乳化液废水，药剂投加量为lOppm，常温，pH 在6. 5-7. 2之间。
[0050] 表3本发明产品对对污水处理站进行污水处理的数据表
[0051]
[0052] 对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各 种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范 围之内。
【主权项】
1. 一种阳离子表面活性剂，其特征在于：其依次通过计量混配、羟甲基反应、缩聚反 应三个工艺步骤制备而成，具体如下：在反应釜中加入400-900重量份的水，升温至 55-65°C，用碱性物调节pH至8. 5-9. 5 ;加入40-120重量份的烷基酰胺基多胺阳离子表面 活性剂，加入70-240重量份的甲醛，升温至60-85°C，反应40-60min ;用酸性物调节pH至 2-4,升温85-95°C反应2-4小时；保温反应0. 5-1小时，即得到阳离子表面活性剂。2. 根据权利要求1所述的阳离子表面活性剂，其特征在于：所述碱性物为Na0H、Na2C03、 NaHCO 3中的一种或两种混合物。3. 根据权利要求1所述的阳离子表面活性剂，其特征在于：所述酸性物为磺酸、盐酸、 硫酸中的一种或二种以上的混合物。4. 根据权利要求1所述的阳离子表面活性剂，其特征在于：所述阳离子表面活性剂的 阳离子度为20-32%。5. 根据权利要求1所述的阳离子表面活性剂，其特征在于：所述阳离子表面活性剂的 密度为 0.98-1. 05g/ml。6. 权利要求1-5中任意一项所述阳离子表面活性剂的应用：将它用作絮凝剂、反相破 乳剂、混凝土减水剂或纺织纤维的处理剂。
【专利摘要】本发明公开了一种阳离子表面活性剂，其依次通过计量混配、羟甲基反应、缩聚反应三个工艺步骤制备而成,具体如下:在反应釜中加入400-900重量份的水，升温至55-65℃，用碱性物调节pH至8.5-9.5；加入40-120重量份的烷基酰胺基多胺阳离子表面活性剂，加入70-240重量份的甲醛，升温至60-85℃，反应40-60min；用酸性物调节pH至2-4，升温85-95℃反应2-4小时；保温反应0.5-1小时，即得到阳离子表面活性剂。本发明所述的阳离子表面活性剂具有阳离子度高、分子量大、储存期长，其放入水中有悬浮扩散性,能与水以任意比混溶。
【IPC分类】C08G65/34, C02F1/40, C02F1/56, C08G73/02
【公开号】CN105237765
【申请号】CN201510725092
【发明人】宋澄章
【申请人】广州振清环保技术有限公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月28日