新型阳离子孪连表面活性剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于胶体与界面化学中表面活性剂的制备领域，尤其设及一种新的对称李 连季锭盐阳离子表面活性剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 李连表面活性剂也称为双子表面活性剂、双联表面活性剂或二聚表面活性剂，是 由两个或两个W上的两亲分子在其亲水头基处或靠近亲水头基处由一个连接基团通过化 学键连接而成。正是由于该类表面活性剂的特殊结构而受到了国内外研究者的广泛关注。 与单链表面活性剂比较，由于两个头基由一个连接基团连接运样的特殊结构抑制了有序聚 集过程中的头基分离，能较好地促进其"单体"在界面或分子聚集体中的紧密排列，使体系 cmc值比传统表面活性剂低1-2个数量级、与其他表面活性剂混合时表现出较好的复配协同 效应，因此李连型表面活性剂可广泛应用于制备新材料、杀菌剂、抑制金属腐蚀、织物染整、 化妆品研发及石油开采等领域。
[0003] 该类型表面活性剂通常表示为m-s-m'，其中m、m'与S分别代表两侧疏水链上 及中间连接基上的碳原子个数。若m=m'，则为对称型双子表面活性剂；若m辛m'则为非对 称型双子表面活性剂。正是因为李连表面活性剂连接基与疏水链的多样性使得李连表面活 性剂的种类更加丰富，从而吸引了一大批研究者去研究和合成新型双子活性剂并用于不同 领域。现已有阴离子型、阳离子型、非离子型W及两性型李连表面活性剂被合成出来。其中 阳离子型中的季锭盐双子表面活性剂因其优越的理化性质而发展迅速，并且多数理论和应 用研究也集中于此。但李连表面活性剂合成、分离和纯化比较困难，价格昂贵，绝大多数产 品还处于实验室合成阶段，并没有实现工业化生产，运就限制了此类表面活性剂在工业和 日常生活等领域中的推广和使用，同时也阻碍研究者对该类表面活性剂进行深入研究和广 泛探索。针对上述问题解决方法有二:其一，与普通表面活性剂复配，寻找一些协同效应好 即相互作用参数(β)非常低的体系;其二，从合成角度，应用廉价原料，采用环境友好的工艺 路线。两者相比，前者需要进行大量的实验寻找合适的配比，既费时又费力；而后者只要合 成条件溫和、原料廉价易得，合成工艺简单环保就能有助于李连表面活性剂在我国的推广 和应用。因此尝试不同链长和不同连接基的双子表面活性剂的合成，利用易得原料，探索 简单的合成路线，可为该类李连表面活性剂的研究和应用提供更多的样品，从而推动其研 究和应用。
[0004] 对于大部分合成的季锭盐型李连表面活性剂来说，反离子部分一般为无机阴离 子，如cr，化-，运是因为阳离子基团是具有活性的基团，人们的关注度较高。然而实验研究 表明：反离子不仅影响表面活性剂的表面活性，还在某些特殊性能中起关键作用，如形成智 能聚集结构的能力和溶液流变性能等方面，运些功能均对李连季锭盐表面活性剂的实际应 用非常重要。鉴于运些原因，研究和开发新型的品种有着重要意义。经检索，1,3-丙二胺N， Ν'-二(十四烷基N，Ν'二甲基)-二面化物的合成方法已有研究，但W有机水杨酸根为阴离 子的1,3-丙二胺Ν，Ν'-二(十四烷基Ν，Ν'二甲基)-二水杨酸盐型李连阳离子表面活性剂 合成及性能测定还未见报道。
【发明内容】
[0005] 针对现存的问题，本发明的目标是提供关于李连季锭盐阳离子表面活性剂1,3-丙 二胺N，Ν'-二(十四烷基N，Ν'二甲基)-二水杨酸盐的制备方法。
[0006] 本发明W十四烷基二甲基叔胺、盐酸、环氧氯丙烷W及水杨酸钢作为原料，用相转 移法来合成此新的李连季锭盐阳离子表面活性剂。用W往合成的1,3-丙二胺Ν，Ν'-二(十 四烷基Ν，Ν'二甲基)-二面化物为基础原料，在特定的溫度和比例下，向原料中加入水杨酸 钢，充分混合均匀后，用逐步降溫法即可合成1,3-丙二胺Ν，Ν'-二（十四烷基Ν，Ν'二甲 基)-二水杨酸盐。新合成的运种双子表面活性剂具有更高的表面活性，为阳离子型李连表 面活性剂的种类增加了新成员。
[0007] 本发明方案是，李连季锭盐型阳离子表面活性剂，化学名称为1,3-丙二胺Ν，Ν'- 二(十四烷基Ν，Ν'二甲基)-二水杨酸盐，结构式如下：
[000引本发明还提供了李连季锭盐阳离子表面活性剂的制备方法，是W十四烷基二甲基 叔胺、盐酸、环氧氯丙烷、水杨酸钢作为原料，用相转移法合成的李连季锭盐阳离子表面活 性剂。
[0009]所述的制备方法，步骤是： (1) 1，3-丙二胺Ν，Ν' -二(十四烷基Ν，Ν'二甲基)-二氯化物的合成：向四口烧瓶中，加入 正丙醇溶剂和十四烷基二甲基叔胺，滴加浓盐酸，揽拌均匀，5-6分钟后，继续滴加正丙醇， 冷水冷却，直至反应液透明无色，用Ρ讯式纸测得溶液酸碱度近中性，待瓶内白色烟雾消失 后，滴加环氧氯丙烷，接通冷却水，用电热套加热烧瓶让溶剂回流10分钟时，滴加十四烷基 二甲基叔胺(滴加时长20分钟），再滴加正丙醇，控制溫度94-102°C，保持回流，电压120伏， 反应4-5小时，待反应液呈茶色，停止加热，冷却，用旋转蒸发仪蒸发溶剂，至旋转蒸发仪不 滴溶剂为止，得到白色粘稠状物质做纯化处理，所得产物转移至真空干燥箱，干燥24小时， 即得到1,3-丙二胺N，Ν'-二(十四烷基N，Ν'二甲基)-二氯化物粗产品。
[0010] (2)l，3-丙二胺N，N'-二（十四烷基N，N'二甲基)-二水杨酸盐的合成：将l，3-丙二 胺Ν，Ν'-二(十四烷基Ν，Ν'二甲基)-二氯化物粗产品转移至四口瓶中，加入无水乙醇，揽拌 溶解，再加入水杨酸钢，揽拌，且在75-85Γ的溫水浴中，反应回流3-4小时;反应完毕后，冷 却静置，将沉淀过滤，取上清液并移至梨型瓶中，用旋转蒸发仪蒸发出溶剂，即得到1，3-丙 二胺Ν，Ν ' -二(十四烷基Ν，Ν '二甲基)-二水杨酸盐的粗产品； (3)1,3-丙二胺Ν，Ν'-二(十四烷基Ν，Ν'二甲基)-二水杨酸盐的纯化:将步骤(2)所得1， 3-丙二胺Ν，Ν'-二(十四烷基Ν，Ν'二甲基)-二水杨酸盐的粗产品转移至四口瓶中，加入其体 积量5-10倍的乙酸乙醋/丙酬混合溶剂，加热揽拌回流，溫度保持在85±2°C，混合溶液底部 出现沉淀，过滤该沉淀取上清液，再转移至梨型瓶中，用旋转蒸发仪蒸发乙酸乙醋/丙酬混 合溶剂，得到白色固体，所得白色固体再加溶剂，重结晶，经真空干燥，即得纯品1,3-丙二胺 N，N'-二(十四烷基N，N'二甲基)-二水杨酸盐。
[0011] 所述的新型阳离子李连表面活性剂的制备方法，步骤(1)十四烷基二甲基叔胺:环 氧氯丙烷:盐酸W摩尔比计为0.10:0.04:0.04-0.05(优选的，十四烷基二甲基叔胺:环氧氯 丙烷:盐酸W摩尔比计为0.10:0.04:0.045)。
[0012] 所述的新型阳离子李连表面活性剂的制备方法，步骤（1)控制溫度为96-100°C(优 选的，控制溫度在98°C)。
[0013] 所述的新型阳离子李连表面活性剂的制备方法，步骤（1)纯化处理操作为纯化处 理操作为将白色粘稠状物质转移至另一 Ξ 口烧瓶，加入丙酬，加热回流5-15分钟后，先进行 热抽滤，待滤液冷却析出白色固体，再进行冷抽滤，然后再次重结晶，最后经减压抽滤或向 盛有白色粘稠物体的梨形瓶中加入丙酬，静置12小时，再将液体转移至四口瓶中，加热至 沸，进行热过滤，把母液转移到烧杯中，冷却至室溫，得到白色固体沉淀，再减压抽滤。
[0014] 所述的新型阳离子李连表面活性剂的制备方法，步骤(2)1,3-丙二胺N，Ν'-二(十 四烷基Ν，Ν'二甲基)-二氯化物:水杨酸钢W摩尔比计为1:2.0-2.1。
[001引所述的新型阳离子李连表面活性剂的制备方法，步骤（2)溫水浴溫度为77-83C (优选的，溫水浴溫度为80°C