专利名称：一种双季铵盐基单苯基表面活性剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种双季铵盐基单苯基表面活性剂及其制备方法，属于一种季铵盐表面活性剂及其制备方法。
本发明的另一目的在于提供该双季铵盐基单苯基表面活性剂的制备方法，该方法操作简单，原料价廉易得，反应条件温和，易于控制，对设备无特殊要求，克服现有双子表面活性剂制备中的一些不足。
为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。
一种双季铵盐基单苯基表面活性剂，2，4-二(氨基甲酸-二乙基烷基季铵盐基乙基酯)-1-甲基苯，简记NNMB，其结构式如下 n＝7，9，11，13，15，17该表面活性剂为浅黄色固体，属于季铵盐型阳离子表面活性剂，在水中溶解性较好。
一种双季铵盐基单苯基表面活性剂的制备方法，以甲苯-2，4-二异氰酸酯，简记TDI，其结构式为 和二乙基烷基羟乙基溴化铵反应制得，二乙基烷基羟乙基溴化铵可由二乙基氨基乙醇和溴代烷进行季铵化反应制得，其结构式为 n＝7，9，11，13，15，17该表面活性剂的合成主要利用异氰酸酯基团与含活泼氢化合物的反应。合成反应分二步进行(1)二乙基氨基乙醇的季铵化反应 (2)氨酯化反应 n＝7，9，11，13，15，17
该反应所用原料TDI，国产，化学纯，无色液体，市售。二乙基氨基乙醇和溴代烷，国产，化学纯，市售。
该双季铵盐基单苯基表面活性剂的制备方法，依次包括以下步骤(1)在一烘干的反应器中分别加入二乙基氨基乙醇和等摩尔量的溴代烷，搅拌均匀；(2)在50～80℃下，密封反应8～12小时；(3)取1/2原摩尔量的甲苯-2，4-二异氰酸酯，滴加到反应液中，混合均匀；(4)室温下密封静置，反应3～5小时；(5)70～90℃下进行减压蒸馏，再经干燥，得浅黄色固体。
二乙基氨基乙醇和溴代烷的季铵化反应，反应时间视溴代烷碳链长度而定，一般来说，随碳链长度增长，反应时间相应增长。由于异氰酸酯极易与含活泼氢的物质(如醇、水、氨等)反应，应仔细去除反应器中的水分以消除副反应，减少TDI的消耗。合成中的氨酯化反应是放热反应，为确保反应温度不至于太高，应在室温下进行。为使反应充分和利于散热，二乙基氨基乙醇和溴代烷的季铵化反应后，可以用非质子型极性溶剂，如N-甲基吡咯烷酮，N，N-二甲基乙酰胺等对反应体系进行稀释，非质子型极性溶剂的加入量约为原液体体积的1.5～3倍左右，然后搅拌均匀。
该方法反应完全，不需要加入其他助剂，反应条件温和。
该表面活性剂季铵阳离子和苯环之间引入了酯基，分子中除了含有亲水基团季铵盐外，还含有亲水的氨酯基团，这使得在保持原有性能的基础上，增加了表面活性剂的亲水能力，表现出较好的水溶性，较高的表面活性和良好的协同效应，可以广泛应用于日用化学工业和其他生产实践中。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果(1)本发明提供的方法原料价廉易得，反应条件温和，操作方便，反应时间短，进行完全，纯度高；(2)本发明提供的新型表面活性剂中亲水氨酯基团的引入可以提高水溶性，在一定程度上解决现有双子表面活性剂水溶性较差的问题；(3)该新型双季铵盐基单苯基表面活性剂为表面活性剂增添了新的品种，为在不同工作状况下选择应用创造了条件。
1602.4cm-1为苯环骨架振动频率。受-NH-基团的影响，频率值相对于苯环一般的吸收频率1600cm-1略微偏大；在880cm-1处出现的孤峰表明该苯环为1，2，4-三取代苯；1540cm-1为vN-H的弯曲振动频率；在谱图中未发现异氢酸酯基团的特征谱带(2275cm-1)，而是出现了酯基羰基的特征谱带1728cm-1，同时在1300-1229.4cm-1之间形成强而宽的吸收带；1082.6cm-1处的中强锐峰是脂基的vC-O-C的特征吸收谱带。
实施例5测定实施例1，2，3中制备的单体NNMB-12、NNMB-14 NNMB-16的临界胶束浓度，与常用的表面活性剂(陈荣圻，表面活性剂化学与应用，纺织工业出版社，1990，136)相比较得表1。
表1 常用表面活性剂和本发明表面活性剂的临界胶束浓度比较
权利要求
1 一种双季铵盐基单苯基表面活性剂，2，4-二(氨基甲酸-二乙基烷基季铵盐基乙基酯)-1-甲基苯，简记NNMB，其结构式如下 n＝7，9，11，13，15，17
2 如权利要求1所述的表面活性剂，其特征在于，在NNMB结构式中，n＝11，13，15。
3 如权利要求1所述的表面活性剂的制备方法，依次包括以下步骤(1)在一烘干的反应器中分别加入二乙基氨基乙醇和等摩尔量的溴代烷，搅拌均匀；(2)在50～80℃下，密封反应8～12小时；(3)取1/2原摩尔量的甲苯-2，4-二异氰酸酯，滴加到反应液中，混合均匀；(4)室温下密封静置，反应3～5小时；(5)70～90℃下进行减压蒸馏，再经干燥，得浅黄色固体。
4 如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(2)后在反应液中加入原液体体积的1.5～3倍左右的非质子型极性溶剂。
5 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述非质子型极性溶剂为N，N-二甲基乙酰胺。
全文摘要
本发明涉及一种双季铵盐基单苯基表面活性剂及其制备方法，该表面活性剂为2，4－二(氨基甲酸－二乙基烷基季铵盐基乙基酯)－1－甲基苯，其制备方法依次包括以下步骤(1)在一烘干的反应器中分别加入二乙基氨基乙醇和等摩尔量的溴代烷，搅拌均匀；(2)在50～80℃下，密封反应8～12小时；(3)取1/2原摩尔量的甲苯－2，4－二异氰酸酯，滴加到反应液中，混合均匀；(4)室温下密封静置，反应3～5小时；(5)70～90℃下进行减压蒸馏，再经干燥，得浅黄色固体。该表面活性剂具有较高的表面活性、较好的水溶性和良好的协同效应，该方法原料价廉易得，反应条件温和，反应完全，可在本体状态或非质子型极性溶剂中进行。
文档编号B01F17/18GK1413763SQ0213337
公开日2003年4月30日 申请日期2002年6月26日 优先权日2002年6月26日
发明者韩铁柱, 胡星琪 申请人:西南石油学院