专利名称：一种脂肪酸双酯双磺酸盐表面活性剂及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于洗涤剂、增溶剂、乳化剂以及日用化学品和 用作三次采油驱油剂的脂肪酸双酯双磺酸盐表面活性剂及制备方法。
背景技术：
20世纪90年代初兴起的Gemini表面活性剂，成为人们的研究热 点;'在Gemini表面活性剂中，两个头:基是靠联结基团通过化学键连接 在一起的，由此促成了两个表面活性剂单体相当紧密的联结，使得两 个疏水链间更容易产生较强的相互作用，即加强了疏水链间的疏水结 合力；其次，头基间的排斥倾向因受制于化学键力而被大大削弱，这 就是Gemini表面活性剂比普通表面活性剂具有高表面活性的根本原因 所在。Gemini表面活性剂的独特结构决定了它独特的性能，例如具有 较高的表面活性、良好的增溶性、极低的cmc值、良好的水溶性、奇 异的流变性等性能。Gemini表面活性剂的临界胶束浓度与传统表面活 性剂相比，通常低l-3个数量级，在溶液界面的吸附能力比普通活性 剂大10 1000倍，这意味着Gemini表面活性剂比普通活性剂效率更 高以及使用浓度更低。
目前，烷基苯磺酸盐表面活性剂是应用最广泛的工业表面活性剂 和家用洗涤剂，广泛用于家庭和工业洗涤剂、化妆品、实验室、石油、 农药、金属加工中。这类表面活性剂的废液进入水体后会聚集在水或 其它微粒表面，产生泡沬、发生乳化现象，从而阻断水与空气中氧气 的交换，导致水质恶化，对环境造成极大的危害。因此，研究开发无 毒或低毒、生物降解性好、表面性能优异的绿色表面活性剂己成为表 面活性剂工业的重要发展方向。本发明的双酯双磺酸盐表面活性剂， 具备一般Gemini表面活性剂的高表面活性、低临界胶束浓度以及良好 的乳化功能，同时，本发明表面活性剂的酯键易于降解，属于绿色环 保的表面活性剂。
发明内容
本发明的目的在于为了使表面活性剂具有较高的表面活性和极 低的临界胶束浓度，同时易于降解、绿色环保，特提出一种脂肪酸双 酯双磺酸盐表面活性剂及制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案 一种脂肪酸双酯 双磺酸盐表面活性剂，化学名称为脂肪酸烷基双酯双磺酸钠，该表面
活性剂代号为DES-n-m，其结构式如下
CnH2n+1，H-C-0~fCH2tO-C— H-CnH2n+1 S03Na S03Na
其中，n二5 30和m二2 20
该表面活性剂的制备方法是在三口烧瓶中，先加入烷基二醇 HO-[CH2]m-OH,其中m二2 20，.及三氯化碳溶液后，搅拌下滴加2倍摩 尔比的脂肪酸酰氯C凡^CH2C0C1，其中n二5^30，在温度为7(TC下反 应8 12小时，反应完后用饱和碳酸氢钠溶液洗涤至pH二7，抽滤、50 。C下干燥，制得白色固体脂肪酸烷基双酯。苒取脂肪酸烷基双酯加入 反应器中，以四氯化碳为回流溶剂，搅拌、在温度为5(TC下恒速滴加 2.2倍摩尔比的磺化试剂，加热至6(TC反应15 17小时，9(TC下老化 2 3小时，用双氧水漂白30min，用碱中和至pH二7，用氯仿/己醚混 合溶剂重结晶3次，抽滤得白色膏状产品，4CTC抽真空干燥得白色膏 状物质，即为本发明产品脂肪酸烷基双酯双磺酸钠。上述方法所述的 磺化试剂是用三氧化硫、氯磺酸、发烟硫酸的一种或两种的组合。
合成该表面活性剂的反应方程式为 (1)酯化
2CnH2n+1CH2COCl+ HO-[CH2]m-OH ~~^ CnH2n+lCH2CG"g)H2^0.￡.C^.CnH2n+1
9 磺化 11
cCfi+1d^<^>rtCH2^p-C CH2'CnH2n+1-CnH2n+^HCO~fCH2^p-C H-CnH2l>+1
NaOH j_ 、T I
S03Na S03Na
与现有技术相比，本发明的有益效果是(1)本发明的表面活性 剂属于Gemini阴离子型表面活性剂，是一种结构新型的表面活性剂;
(2)本发明的制备方法简单，反应条件温和，操作方便，易于工业化 生产；(3)本发明的表面活性剂具有较高的表面活性和极低的临界胶 束浓度，同时易于降解，是一类环保型的表面活性剂。
图1为本发明产品棕榈酸乙基双酯双磺酸钠的红外光谱图。
具体实施方式
， 实施例l
(1) 棕榈酸乙二醇双酯的制备
取2mo1的棕榈酰氯于三口烧瓶中，三氯化碳溶剂为回流剂，恒压 滴加lmol乙二醇，70。C下反应8小时，反应完后用饱和碳酸氢钠溶液 洗涤至pH二7，.抽滤，5CTC干燥，得白色固体。
(2) 棕榈酸乙二醇双酯双磺酸钠的制备
取0. 5mo1的棕榈酸乙二醇双酯于三口烧瓶中，加入1000g四氯化 碳为回流溶剂，6(TC下搅拌，恒速滴加l.lmol氯磺酸，反应16小时 后，9(TC下老化3小时。6(TC下加入500ml双氧水漂白30min后，用 氯仿/已醚重结晶3次，得到白色膏状产品，4(TC抽真空干燥，用NaOH 中和即为该表面活性剂。 实施例2
实施例1中所得最终产物结构用红外光谱作了表征，谱图见图1， 谱图解析如下2919.09 cii^为-CH3的不对称伸縮振动，2850.45 cm—1 为CH2对称伸縮振动峰，1741.03 cm—'为-C二O伸縮振动峰；1469. 23 cm—1 为-CH厂变形振动，1228.50 cm一1， C-O伸縮振动，1043.36 cnT为S二O 对称伸縮振动峰，717.81 cm—'为长链-CH2-摆动振动峰。 实施例3
表面活性剂的临界胶束浓度(cmc)和表面张力是评价表面活性剂 性能的重要参数。本发明采用全量程旋转滴表/界面张力仪TX-500C测 定产品的性能，实验数据列于表l中。
表l.不同阴离子表面活性剂的表面性能(40°C)
表面活性剂
cmc/画i r
Y
mN ra-
DES-8-2 DES-12-2 DES-14-2 SDS
0. 13 0.070 0. 0081
9.7
27.8 27. 2 26.2 34. 1
由上表可见，DES-n-m系列表面活性剂的cmc比同类型的表面活性 剂，如十二烷基磺酸钠(SDS)，低l-3个数量级，并且表面张力也比 SDS要小，具有更高的表面活性。
权利要求
1.一种脂肪酸双酯双磺酸盐表面活性剂，其特征是化学名称为脂肪酸烷基双酯双磺酸钠，代号为DES-n-m，其结构式为其中，n＝5～30和m＝2～20。
2. 根据权利要求1所述的脂肪酸双酯双磺酸盐表面活性剂，其特 征是该表面活性剂的制备方法是在三口烧瓶中，先加入烷基二醇HO-[CH丄-OH，其中m二2 20，及三氯化碳溶液后，搅拌下滴加2倍摩 尔比的脂肪酰氯CnHMCH2C0Cl，其中n二5 30，在温度为7(TC下反应 8 12小时，反应完后用饱和碳酸氢钠溶液洗涤至pH二7，抽滤、50°C 下干燥，制得白色固体脂肪酸烷基双酯；再取上述双酯加入反应器中， 以四氯化碳为回流溶剂，搅拌、在温度为50'C下恒速滴加2.2倍摩尔 比的磺化试剂，加热至6(TC反应15 17小时，9(TC下老化3小时，用 双氧水漂白30min，用氢氧化钠中和至pH二7，用氯仿/己醚混合溶剂 重结晶3次，抽滤得白色膏状产品，4(TC抽真空干燥得白色膏状物质， 即产品脂肪酸烷基双酯双磺酸钠。
3. 根据权利要求2中所述的表面活性剂的制备方法，其特征是 所述磺化试剂是用三氧化硫、氯磺酸、或发烟硫酸的一种或两种的组<formula>formula see original document page 2</formula>
全文摘要
本发明涉及用于洗涤剂、增溶剂、乳化剂及三次采油驱油剂的一种脂肪酸双酯双磺酸盐表面活性剂及制备方法。它具有较高表面活性和极低临界胶束浓度，易于降解，绿色环保。该表面活性剂叫做脂肪酸烷基双酯双磺酸钠，代号为DES-n-m。其制备方法在烧瓶中加入烷基二醇及三氯化碳溶剂后，搅拌下滴加2倍摩尔比的脂肪酰氯，在70℃下反应8～12小时，用饱和碳酸氢钠溶液洗涤至pH＝7，抽滤、干燥，得白色固体。再将此固体加入反应器中，以四氯化碳为回流溶剂，搅拌、滴加2.2倍摩尔比的磺化试剂，反应16小时，老化3小时，漂白、加碱中和后重结晶，得白色膏状产品。该表面活性剂制备方法简单、反应条件温和，易于工业化生产，是一种环保型的表面活性剂。
文档编号B01F17/00GK101357307SQ20081004596
公开日2009年2月4日 申请日期2008年8月30日 优先权日2008年8月30日
发明者叶仲斌, 力 樊, 洪 陈, 韩利娟 申请人:西南石油大学