烷基亚氨基二琥珀酸盐螯合性表面活性剂及其合成方法

文档序号:4984859阅读:450来源:国知局
专利名称:烷基亚氨基二琥珀酸盐螯合性表面活性剂及其合成方法
技术领域
本发明涉及一类垸基氨基二琥珀酸盐螯合性表面活性剂及其合成方法,特 别涉及垸基亚氨基二琥珀酸及其盐类表面活性剂及其合成方法。
背景技术
三聚磷酸钠由于其优良的络合性和抗再沉积性,曾经作为洗涤助剂大量的 应用于洗涤剂制剂行业。但是随着人们环保意识的增强,越来越认识到三聚磷 酸钠的大量使用造成的环境问题日益严重,大江、大河及湖库水环境质量日趋 恶化,部分封闭和半封闭水域不同程度地出现了富营养化现象。目前全球范围
内都在禁磷,国家环保局从1996年开始进行对无磷洗衣剂的认证工作,并在内 陆湖泊及水库周围地区禁止销售含磷洗衣粉,因此合成洗涤剂必须朝减少磷含 量最终是无磷的方向发展。目前国内开发的无磷洗涤助剂主要有三种4A沸石、 偏硅酸钠、5-层硅酸钠。4A沸石是20世纪90年代初国内开始开发生产的,该 物质虽能软化水,但使洗涤产品生产成本增加,由于该物质不溶于水,会沉积 在衣物上,排放掉的废水中4A沸石沉积会造成管道堵塞或在地表形成新的堆积 物等,这对环境、生态也将是一个沉重的负担;偏硅酸钠的助洗效果不是很好, 只能起到部分助洗效果;S-层硅酸钠虽性能优良,但其价格也是据高不下,而且 用作膨化型洗衣粉时毫无优势,故至今生产者寥寥无几。在此情况下,集螯合 能力和表面活性于一身的新型螯合性表面活性剂的研发显得尤为重要。
螯合性表面活性剂研究较多的是EDTA衍生物,最常见的是乙二胺三乙酸 盐(ED3A)衍生物类鳌合性表面活性剂,美国Hampshire Chemical Corporation采 用HCN为原料生产N-酰基ED3A (US 5250728),由于HCN的毒性对生产设施 的安全性要求很高。国内有文献报道了以卤代烷、乙二胺二乙酸和氯乙酸为原 料合成N-烷基ED3A,反应中会生成较多的副产物。同时EDTA衍生物的环境 友好性也受到人们的质疑。亚氨基二琥珀酸盐具有优良的螯合性和环境友好性, 符合绿色化学的发展要求,但并不具有表面活性。刘启民等用脂肪酰氯与亚氨 基二琥珀酸反应合成了一种可降解螯合型表面活性剂一一垸酰基二琥珀酸(ZL 200510016571.5),这种表面活性剂具有一定的螯合性,但首先需要分别合成亚 氨基二琥珀酸和脂肪酰氯,再合成目标产物,此技术路线长,反应中生成副产

发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足,提供一种既具有表面
活性同时又具有螯合性的垸基亚氨基二琥珀酸盐螯合性表面活性剂;本发明的 目的还在于提供该表面活性剂的合成方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的
本发明的垸基亚氨基二琥珀酸盐螯合性表面活性剂,其结构式如下式所示-
CH2COOY
yCHCOOY
RN
CHCOOY CH2COOY
式中R为垸烃基,Y各自独立地为H、 Na、 K或NHt。 所述的R为C8 C18的烷经基。 所述的Y为Na或K或NH4。
本发明的烷基亚氨基螯合性表面活性剂的合成方法是以脂肪伯胺和马来
酸酐为主要原料, 一步法合成目标产物烷基亚氨基二琥珀酸或其盐。
烷基亚氮基二琥珀酸螯合性表面活性剂合成方法的具体步骤如下
(1) 按物质的摩尔比脂肪伯胺马来酸酐:碱=1: 2 4: 4 8的比例称取脂 肪伯胺、马来酸酐和碱,先将碱配成质量浓度为25% 35%的水溶液,然后将马 来酸酐加入到碱溶液中溶解后,再加入脂肪胺,然后向上述混合液中加入乙醇, 最后加入占反应物总质量0.5% 6%的催化剂;
(2) 在反应温度80 180。C,压力0.1 5MPa下反应5 20小时,冷却静
置后得白色浆状物;
(3) 将步骤(2)得到的白色浆状物用水溶解后调节溶液pH值至等电点, 产品结晶析出,经重结晶、过滤、干燥后即得目标产物垸基亚氨基二琥珀酸或 其盐。
所述的脂肪伯胺所含碳原子个数为8 18个。
所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠中的任意一种或任意两种或三种 的混合物。
所用催化剂为铜盐或极性催化剂,优选为氯化铜、氯化亚铜或醋酸铜中的任 意一种。在步骤(1)中,加入乙醇的质量为水质量的0.9 1.1倍。
本发明将一个疏水长碳链接到亚氨基二琥珀酸盐的N原子上,从而使整个 分子既具有亲油性又具有亲水性,是一种新型表面活性剂,同时具有优良的表 面活性和鳌合能力,如在表面活性剂浓度为0.105mol/L时,该表面活性剂对钙 离子的螯合值为148 mg CaCCVg。与其他表面活性剂配伍时,能明显提高混合 体系的耐盐性和抗硬水性。
本发明所合成的表面活性剂具有较好的润湿、乳化、分散、洗涤等功能, 可以用于日化、食品、生物工程、轻工、纺织、石油化工、电子、医药、农药 等领域。本发明方法的优点是反应路线短,条件温和,简单易行,所用原料易 得,价格低廉。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作详细说明,并不因此将本发明限制在所述的实 施例范围之中。 实施例1
烷基亚氨基二琥珀酸盐螯合性表面活性剂,其结构式如下式所示
<formula>formula see original document page 5</formula>
式中R为C,2H25, Y为Na。
烷基亚氨基二琥珀酸盐螯合性表面活性剂的制备方法如下-
(1) 按物质的摩尔比十二胺马来酸酐氢氧化钠=1:2:4的比例称取脂肪 伯胺21.0Kg、马来酸酐22.2Kg和氢氧化钠18.1Kg,先将氢氧化钠配成质量浓度 为25%的水溶液,然后将马来酸酐加入到碱溶液中溶解后,再加入十二胺,然 后向上述混合液中加入63.7 Kg乙醇,最后加入占反应物总质量6%的氯化铜作 为催化剂。
(2) 将上述溶液加入到装有搅拌装置的高压反应釜中进行反应,在反应温 度14(TC,反应压强0.3MPa下反应20小时,冷却静置后的白色浆状物。
(3) 将步骤(2)得到的白色浆状物用水溶解后,用HC1溶液调节体系pH至 2 4之间,减压浓縮,使产品结晶析出,经过滤、干燥、用NaOH中和后即得目
标产物十二烷基亚氨基二琥珀酸钠。实施例2
垸基亚氨基二琥珀酸盐螯合性表面活性剂,其结构式如下式所示:
CH2COOY
ZCHCOOY
CHCOOY CH2COOY
式中R为dsH37, Y为K。
烷基亚氨基二琥珀酸盐螯合性表面活性剂的制备方法如下
(1) 按物质的摩尔比十八胺马来酸酐氢氧化钾=1:3:5的比例称取脂肪 伯胺23.2Kg、马来酸酐23.4 Kg和氢氧化钾24.15 Kg,先将氢氧化钾配成质量浓 度为35%的水溶液,然后将马来酸酐加入到碱溶液中溶解后,再加入十八胺, 然后向上述混合液中加入45Kg乙醇,最后加入占反应物总质量5%的氯化亚铜 作为催化剂。
(2) 将上述溶液加入到装有搅拌装置的高压反应釜中进行反应,在反应温 度12(TC,反应压强0.5MPa下反应16小时,冷却静置后的白色浆状物。
(3) 将步骤(2)得到的白色浆状物用水溶解后,用KOH溶液调节体系pH 至9 10之间,减压浓縮,使产品结晶析出,经过滤、干燥后即得目标产物十八烷 基亚氨基二琥珀酸钾。
实施例3
烷基亚氨基二琥珀酸盐螯合性表面活性剂,其结构式如下式所示
CH2COOY
ZCHCOOY RN,
CHCOOY CH2COOY
式中R为C^H33, Y为NHj。
垸基亚氨基二琥珀酸盐螯合性表面活性剂的制备方法如下 (1)按物质的摩尔比十六胺:马来酸酐:氢氧化钠=1: 4: 8的比例称取脂肪胺 20.8 Kg、马来酸酐31.2 Kg和氢氧化钠27.57 Kg,先将氢氧化钠配成质量浓度为 27%的水溶液,然后将马来酸酐加入到碱溶液中溶解后,再加入十六胺,然后向 上述混合液中加入76 Kg乙醇,最后加入占反应物总质量4%的醋酸铜作为催化剂。
(2) 将上述溶液加入到装有搅拌装置的高压反应釜中进行及应,在反应温
度11(TC,反应压强2MPa下反应14小时,冷却静置后的白色浆状物。
(3) 将步骤(2)得到的白色浆状物用水溶解后,用用HC1溶液调节体系pH 至2 4之间,减压浓縮,使产品析出,经重过滤、干燥,用氨水中和后即得目标 产物十六烷基亚氨基二琥珀酸铵。
实施例4
烷基亚氨基二琥珀酸盐螯合性表面活性剂,其结构式如下式所示<formula>formula see original document page 7</formula>式中R为Cu)H^, Y为H。
烷基亚氨基二琥珀酸盐螯合性表面活性剂的制备方法如下
(1) 按物质的摩尔比癸胺马来酸酐氢氧化钠=1:2:4的比例称取脂肪胺 15.7Kg、马来酸酐15.0Kg和氢氧化钠16.0Kg,先将氢氧化钠配成质量浓度为32% 的水溶液,然后将马来酸酐加入到碱溶液中溶解后,再加入癸胺,然后向上述 混合液中加入33.8Kg乙醇,最后加入占反应物总质量1%的氯化亚铜作为催化 剂。
(2) 将上述溶液加入到装有搅拌装置的高压反应釜中进行反应,在反应温 度100'C,反应压强4MPa下反应10小时,冷却静置后的白色浆状物。
(3) 浆步骤(2)得到的白色浆状物用水溶解后,用HCl溶液调节体系pH 至2 4之间,静置使产品析出,经重结晶、过滤、干燥后即得目标产物癸烷基 亚氨基二琥珀酸。
权利要求
1、一种烷基亚氨基二琥珀酸盐螯合性表面活性剂,其结构式如下式所示式中R为烷烃基,Y为H或Na或K或NH4。
2、 根据权利要求1所述的垸基亚氨基二琥珀酸盐螯合性表面活性剂,其特 征在于所述的R为Q C^的垸烃基。
3、 权利要求1所述的垸基亚氨基二琥珀酸盐螯合性表面活性剂的合成方法, 其特征在于以脂肪伯胺和马来酸酐为主要原料, 一步法合成目标产物烷基亚 氨基二琥珀酸或其盐。
4、 根据权利要求3所述的垸基亚氨基二琥珀酸盐螯合性表面活性剂的合成 方法,其特征在于反应物质的摩尔比脂肪胺马来酸酐碱=1:2 4:4 8,加 入催化剂,在反应温度80 18(TC,反应压强0.1 5 MPa下反应5 20小时合 成垸基亚氨基二琥珀酸或其盐。
5、 根据权利要求4所述的垸基亚氨基二琥珀酸盐螯合性表面活性剂的合成 方法,其特征在于所述的脂肪伯胺所含碳原子个数为8 18个。
6、 根据权利要求4或5所述的垸基亚氨基二琥珀酸盐螯合性表面活性剂的 合成方法,其特征在于所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠的任意一种 或任意两种或三种的混合物。
7、 根据权利要求6所述的烷基亚氨基二琥珀酸盐螯合性表面活性剂的合成 方法,其特征在于所述的催化剂为氯化铜、氯化亚铜或醋酸铜中的任意一种。
全文摘要
一种烷基亚氨基二琥珀酸盐螯合性表面活性剂,其结构式如式所示,式中R为烷烃基,Y为H或Na或K或NH<sub>4</sub>。本发明将一个疏水长碳链接到亚氨基二琥珀酸盐的N原子上,从而使整个分子既具有亲油性又具有亲水性,是一种新型表面活性剂,同时具有优良的表面活性和鳌合能力。
文档编号B01F17/28GK101683601SQ20081014149
公开日2010年3月31日 申请日期2008年9月28日 优先权日2008年9月28日
发明者李刚森, 杨许召, 军 王 申请人:郑州轻工业学院
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