专利名称：两性含氟离子型表面活性剂的制备方法与应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及含氟表面活性剂的制备方法和用途，尤其涉及一类含氟两性甜菜碱型离子表面活性剂的制备方法和应用。
背景技术：
通常使用的表面活性剂，其憎水基是碳氢烃基，分子中还可能含有氧、硫、氮、氯、 溴、碘等其他元素，这类常用的表面活性剂被称为普通表面活性剂。在表面活性剂分子中含有除以上元素外的氟、磷、硅和硼等元素的表面活性剂则被称为特种表面活性剂。氟碳表面活性剂是一类备受关注和研究成果颇多的特种表面活性剂，其具有高表面活性、高热稳定性和高化学稳定性等突出特点。
氟碳表面活性剂分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂和非离子表面活性剂四类。氟碳表面活性剂在工业上的合成方法主要有电氟化法、氟烯烃调聚法和氟烯烃齐聚法三种方法。
但当前应用广泛的全氟辛基磺酰类化合物(PF0Q和全氟辛酸及其盐类(PFOA)， 其对环境和人体健康的潜在影响已受到人们的关注，各种实验表明，PF0S,PF0A在各种理化条件下几乎不会发生任何可以观察到的降解，为目前世界上最难降解的有机污染物之一， 具有很高的生物蓄积性和人体多脏器毒性，各国已经禁止其使用。
两性氟碳表面活性剂，可以作为高效泡沫灭火剂中的关键材料，用作碳氢化合物的固体或液体表面的润湿剂、分散剂，用作含氟烯烃乳液聚会的乳化剂，还可用作金属表面的去污剂。两性含氟离子类表面活性剂的研发，现今已成为一个主要研究方向。
发明内容
本发明的目的是设计一类两性含氟离子表面活性剂的制备方法，作为全氟辛基磺酰类化合物(PF0Q和全氟辛酸及其盐类(PFOA)的替代品，应用于多个领域。
本发明的一类含氟两性离子表面活性剂，它的分子结构式为
权利要求
1.一类含氟两性离子表面活性剂，其特征在于，它的分子结构式为
2.如权利要求1所述的一类含氟两性离子表面活性剂的制备方法，其特征在于，以苯为溶剂，将全氟烷基磺酰氟与N，N' - 二甲基(乙基)-1，3_丙二胺，进行酰胺化反应，得到中间体N-[3-( 二甲基(乙基)氨)_丙基]全氟烷基磺酰胺，所得中间体用乙醇重结晶后， 以丙酮为溶剂，再与烷基磺酰氟或烷基磺酰氯或烷基酰氟或烷基酰氯进行酰胺化反应，得到中间体N' -3- ( 二甲基(乙基))-丙基-(N-全氟烷基磺酰基-N-烷基酰基)-亚胺，或者N' -3- ( 二甲基(乙基))-丙基-(N-全氟烷基磺酰基-N-烷基磺酰基)-亚胺，所得中间体用乙醇做溶剂与氯乙酸钠、氯乙酸钾、氯乙基磺酸钠、乙基磺酸钾、α -羟基氯丙基磺酸钠或者α-羟基氯丙基磺酸钾水溶液反应，反应的温度为50-10(TC，得到两性含氟离子表面活性剂。
3.如权利要求2所述的一类含氟两性离子表面活性剂的制备方法，其特征在于，所述的以苯为溶剂，将全氟烷基磺酰氟与N，N' - 二甲基(乙基)-1，3_丙二胺酰胺化后，再用丙酮作溶剂与烷基磺酰氟或烷基磺酰氯或烷基酰氟或烷基酰氯进行酰胺化反应，这两步反应用三乙胺作催化剂，催化剂添加量为烷基磺酰氟或烷基磺酰氯或烷基酰氟或烷基酰氯的 1摩尔倍量，反应体系中溶剂的量占体系总质量的50% -120%。
4.如权利要求3所述的一类含氟两性离子表面活性剂的制备方法，其特征在于，所述的反应体系中溶剂的量占体系总质量的70% -90%。
5.如权利要求2所述的一类含氟两性离子表面活性剂的制备方法，其特征在于，全氟烷基磺酰氟与N，N' - 二甲基(乙基)-l，3-丙二胺进行酰胺化反应的摩尔比为1 1冲间体N-[3-( 二甲基(乙基)氨)_丙基]全氟烷基磺酰胺与烷基磺酰氟或烷基磺酰氯或烷基酰氟或烷基酰氯进行酰胺化反应的摩尔比为1 1。
6.如权利要求2所述的一类含氟两性离子表面活性剂的制备方法，其特征在于，所述的中间体N' -3- ( 二甲基(乙基))-丙基-(N-全氟烷基磺酰基-N-烷基酰基)-亚胺，或者N' -3- ( 二甲基(乙基))-丙基-(N-全氟烷基磺酰基-N-烷基磺酰基)-亚胺，用乙醇溶解后与等摩尔量的氯乙酸钠、氯乙酸钾、氯乙基磺酸钠、氯乙基磺酸钾、α -羟基氯丙基磺酸钠或者α -羟基氯丙基磺酸钾水溶液反应，用NaOH调节PH至8，反应温度在50-80°C，反应8小时，得到两性含氟离子表面活性剂。
7.权利要求1所述的一类含氟两性离子表面活性剂的用途，其特征在于，作为化学领域的乳化剂，机械领域的金属表面处理剂，建筑领域的流平剂，消防领域中泡沫灭火剂的添加剂，冶金领域的泡沫浮选剂，石油领域的轻质油抑蒸剂。
全文摘要
两性含氟离子型表面活性剂的制备方法与应用。它是将全氟烷基磺酰氟与N，N′-二甲基(乙基)-1，3-丙二胺进行酰胺化反应，得到中间体1，精制后，再与烷基磺酰氟(氯)或烷基酰氟(氯)进行酰胺化反应，得到中间体2，精制后与氯乙酸钠等物质反应，得到含氟亚胺两性离子表面活性剂；这类表面活性剂可以作为乳化剂，高效泡沫灭火剂中的泡沫稳定剂，润湿剂，分散剂，金属表面处理剂，灭火剂添加剂，泡沫浮选剂，原油蒸发抑制剂。本发明的优点该类表面活性剂生产成本低廉，制备方法简单，对生产设备要求低，生产工艺简洁；产物环境友好；产率高，含氟单体转化率达到96％；表面性能优异，某些化合物对水的最低表面张力在17mN/m以下。
文档编号B01F17/26GK102489216SQ20111039934
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者付冬梅, 古丽米热, 周烈平, 李中华, 李训生, 罗必新, 肖舒, 黄澄华, 龙光斗 申请人:华中师范大学