一种改性胺两性表面活性剂及其合成方法与流程

本发明涉及表面活性剂领域，特别是涉及一种改性胺两性表面活性剂及其合成方法。
背景技术：
：织物染色过程中根据纤维的特点使用不同的染料，包括还原性染料、直接染料、硫化染料、冰染染料、分散染料、酸性染料、阳离子染料以及活性染料等。各种染料用于纤维染色时，往往会产生染色不匀的现象，造成色花。现有解决染色不匀的最常用方法是在染色加工时添加匀染剂。匀染剂就是在染色过程中，能够增强移染(使染料从深色部分向浅色部分移动)或延缓染色速度(使染料缓慢地被纤维吸附)而获得均匀染色效果的助剂。匀染剂一般都是表面活性剂，包括非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和两性表面活性剂。其中，非离子匀染剂包括含有亲水基团(长聚乙二醇醚链段)和疏水基团(主要是脂肪醇、烷基苯酚、链烷基等)的产品；阴离子匀染剂包括烷基萘磺酸、脂肪烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基醚硫酸盐和芳基醚硫酸盐等；阳离子匀染剂包括脂肪胺的聚乙二醇醚、多乙撑多胺等；两性均染剂则包括氧乙烯化的含氮脂肪烷基化合物，在氮原子上或聚乙二醇醚链的末端带有阴离子基团的产品等。目前，用于匀染剂的表面活性剂的活性基团比较单一，不同的染料和染色工艺需要不同的匀染剂，均染剂品种繁多，且单一均染剂的染色效果差，通常需要使用多种不同结构的表面活性剂复配使用才具有较好的匀染效果，染色配方复杂。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题是提供一种改性胺两性表面活性剂及其合成方法，能够解决现有染色工艺需要使用多种不同结构的均染剂复配的问题。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种改性胺两性表面活性剂，包含如下结构式的成分：式中，r1为c15h25、c15h27、c15h29或c15h31的直链(烯)烃结构；r2为h、ch3或ch2ch3；r3为其中，r5为6个碳原子以上的烷烃基、单烯烃基或二烯烃基；r4为h或oso3m，其中，m为铵、钾、钠、c≤5的烷基胺或c≤5的烷醇胺；p为亚乙氧基、亚丙氧基、亚丁氧基或亚戊氧基中的一种或几种；q为亚乙氧基；p’为亚乙氧基、亚丙氧基、亚丁氧基或亚戊氧基中的一种或几种；x为整数，且0≤x≤10；m1、n1及m1′均为整数或分数，且0≤m1≤20，0≤n1≤50，0≤m1′≤10；m2、n2及m2′均为整数或分数，且0≤m2≤20，0≤n2≤50，0≤m2′≤10；m3、n3及m3′均为整数或分数，且0≤m3≤20，0≤n3≤50，0≤m3′≤10；m3x、n3x及m3′x均为整数或分数，且0≤n3x≤20，0≤n3x≤50，0≤m3′x≤10；ra为-h或rb为h或ch3。为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种改性胺两性表面活性剂的合成方法，包括如下步骤：(1)合成改性脂肪胺中间体1：将间十五烯(烷)基酚缩水甘油醚与亚烷基多胺在有机胺催化剂i下回流反应，得到结构式为的中间体1；(2)合成中间体2：a：将步骤(1)制得的中间体1与含6个碳原子以上脂肪酸、脂肪酸甲酯或脂肪酸甘油酯在碱性催化剂ii的催化下或与含6个碳原子以上脂肪酰氯(卤)进行酰胺化反应，得到结构式为的中间体2；b：含6个碳原子以上的脂肪酸、脂肪酸甲酯、脂肪酸甘油酯或脂肪酰氯和亚烷烯多胺先进行酰胺化反应，再跟间十五烯(烷)基(二)酚缩水甘油醚进行环氧开环加成反应，得到结构式为的中间体2；(3)合成中间体3：步骤(2)中所得的中间体2与环氧基化试剂在碱性催化剂iii的催化下进行烷氧基化反应，得到结构式为的中间体3，即非离子改性有机胺表面活性剂；(4)合成改性有机胺两性表面活性剂：c：在100℃以下的搅拌加热状态下，向含有步骤(3)中制得的中间体3的反应器中加入催化剂ⅳ和氨基磺酸，保温搅拌反应后，再加入碱金属氢氧化物、含5个碳原子以上的烷基胺或烷醇胺置换出氨，得到所述改性有机胺两性表面活性剂；d：向含有步骤(3)中制得的中间体3的反应器中加入缓慢滴加氯磺酸进行反应，滴毕，加入碱金属氢氧化物水溶液调节体系的ph值为5～8，得到所述改性有机胺两性表面活性剂。在本发明一个较佳实施例中，所述步骤(1)中，所述间十五烯(烷)基酚缩水甘油醚包括所述有机胺催化剂i包括三-(二甲胺基甲基)苯酚或有机叔胺。在本发明一个较佳实施例中，所述有机叔胺为三乙胺、三乙醇胺或三丙胺。在本发明一个较佳实施例中，所述步骤(1)中，所述反应的条件为：反应温度30～90℃，回流反应时间3～10h。在本发明一个较佳实施例中，所述步骤(2)中的步骤a，所述碱性催化剂ii包括第i主族碱金属、碱金属醇盐、碱金属氧化物、碱金属氢氧化物或碱金属脂肪酸盐。在本发明一个较佳实施例中，所述步骤(2)中的步骤a，所述酰胺化反应的条件为：反应温度50～200℃。在本发明一个较佳实施例中，所述步骤(3)中，所述碱性催化剂iii包括第i主族碱金属、第ⅱ主族碱金属、碱金属或碱土金属醇盐、碱金属或碱土金属氧化物、碱金属或碱土金属氢氧化物或显碱性的强碱弱酸盐；所述环氧基化试剂包括环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷或环氧戊烷。在本发明一个较佳实施例中，所述步骤(4)中的步骤c，所述催化剂iv为对甲苯磺酸或脲，其加入量占所述中间体3加入质量的0.5～5％。在本发明一个较佳实施例中，所述步骤(4)中的步骤c，所述反应的条件为：搅拌状态下，反应温度90～130℃，反应时间3～5h；所述步骤(4)中的步骤d，所述反应的条件为：反应温度为15～40℃，反应时间1～5h。本发明的有益效果是：本发明一种改性胺两性表面活性剂的合成方法，通过在分子结构中引入烯(烷)基酚基团、酰胺基基团、烷胺基基团、“梳型”聚醚链基团及硫酸根基团等官能团，使合成的表面活性剂具有非常好的分子设计结构，其在多种不同纤维的染色过程中均具有较好的匀染性；本发明合成的改性胺两性表面活性剂对于不同的纤维均具有较好的匀染效果，实用性强，市场前景广阔。附图说明图1是本发明一种改性胺两性表面活性剂的实施例1的染色性能对比示意图。具体实施方式下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。本发明实施例包括：本发明揭示了一种改性胺两性表面活性剂，包含如下结构式的成分：式中，r1为c15h25、c15h27、c15h29或c15h31的直链(烯)烃结构；r2为h、ch3或ch2ch3；r3为其中，r5为6个碳原子以上的烷烃基cyh(2y+1)、单烯烃基cyh(2y-1)或二烯烃基cyh(2y-3)；r4为h或oso3m，其中，m为铵、钾、钠、c≤5的烷基胺或c≤5的烷醇胺；p为亚乙氧基(-ch2ch2o-)、亚丙氧基(-ch2ch(ch3)o-)、亚丁氧基(-ch2ch(ch2ch3)o-)或亚戊氧基(-ch2ch(ch2ch2ch3)o-)中的一种或几种；q为亚乙氧基(-ch2ch2o-)；p’为亚乙氧基(-ch2ch2o-)、亚丙氧基(-ch2ch(ch3)o-)、亚丁氧基(-ch2ch(ch2ch3)o-)或亚戊氧基(-ch2ch(ch2ch2ch3)o-)中的一种或几种；x为整数，且0≤x≤10；m1、n1及m1′均为整数或分数，且0≤m1≤20，0≤n1≤50，0≤m1′≤10；m2、n2及m2′均为整数或分数，且0≤m2≤20，0≤n2≤50，0≤m2′≤10；m3、n3及m3′均为整数或分数，且0≤m3≤20，0≤n3≤50，0≤m3′≤10；m3x、n3x及m3′x均为整数或分数，且0≤n3x≤20，0≤n3x≤50，0≤m3′x≤10；ra为-h或rb为h或ch3。上述改性胺两性表面活性剂的合成方法，包括如下步骤：(1)合成改性脂肪胺中间体1：将结构式为的间十五烯(烷)基酚缩水甘油醚与亚烷基多胺在有机胺催化剂i的催化下，在温度为30～90℃下回流反应3～10h，得到结构式为的中间体1；其中，所述有机胺催化剂i包括三-(二甲胺基甲基)苯酚或有机叔胺；所述有机叔胺优选为三乙胺、三乙醇胺或三丙胺；(2)合成中间体2：按步骤a反应：将步骤(1)制得的中间体1与含6个碳原子以上脂肪酸、脂肪酸甲酯或脂肪酸甘油酯在碱性催化剂ii的催化下，在50～200℃的反应温度，优选为100～200℃的反应温度下进行酰胺化反应，脱去一分子水、甲醇或甘油，到结构式为的中间体2；或将步骤(1)制得的中间体1与含6个碳原子以上的脂肪酰氯(卤)在50～200℃的反应温度，优选为50～100℃的反应温度下进行酰胺化反应，脱去一分子氯(卤)化氢，氯(卤)化氢用碱性物质吸收，得到结构式为的中间体2；其中，所述碱性催化剂ii包括第i主族碱金属、碱金属醇盐、碱金属氧化物、碱金属氢氧化物或碱金属脂肪酸盐；或按步骤b反应：含6个碳原子以上的脂肪酸、脂肪酸甲酯、脂肪酸甘油酯或脂肪酰氯和亚烷烯多胺先进行酰胺化反应，再跟间十五烯(烷)基(二)酚缩水甘油醚进行环氧开环加成反应，得到结构式为的中间体2；(3)合成中间体3：步骤(2)中所得的中间体2与环氧基化试剂在碱性催化剂iii的催化下进行烷氧基化反应，得到结构式为的中间体3，即非离子改性有机胺表面活性剂；其中，所述碱性催化剂iii包括第i主族碱金属、第ⅱ主族碱金属、碱金属或碱土金属醇盐、碱金属或碱土金属氧化物、碱金属或碱土金属氢氧化物或显碱性的强碱弱酸盐；所述环氧基化试剂包括环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷或环氧戊烷；(4)合成改性有机胺两性表面活性剂：按步骤c反应：在100℃以下优选为70～75℃的搅拌加热状态下，向含有步骤(3)中制得的中间体3的反应器中加入占所述中间体3加入质量的0.5～5％的催化剂ⅳ，搅拌后再加入氨基磺酸，置换氮气，升温至90～130℃，保温搅拌3～5h，再加入碱金属氢氧化物、含5个碳原子以上的烷基胺或烷醇胺置换出氨，得到碱金属盐、烷基胺盐或烷醇胺盐表面活性剂，即为所述改性有机胺两性表面活性剂；或按步骤d反应：取一定量步骤(3)中制得的中间体3投入到反应器中，开动搅拌，向含有的反应器中加入缓慢滴加氯磺酸进行反应，制在1～5小时内滴加完毕，在整个滴加过程中，反应体系温度在15～40℃之间，滴毕，加入适量碱金属氢氧化物水溶液调节体系的ph值为5～8，得到所述改性有机胺两性表面活性剂。实施例1将1摩尔当量的二乙烯三胺和占二乙烯三胺和十五烯(烷)基间酚缩水甘油醚质量0.3％的三-(二甲胺基甲基)苯酚一起加入到反应器中，升温至50℃，滴加入1摩尔当量的十五烯(烷)基间酚缩水甘油醚控制1-2小时滴完，升温至60-70℃，回流反应6小时，得到中间体1将1摩尔质量的油酸甲酯和1摩尔质量的中间体1加入到反应器中，再加入油酸质量分数0.3％的甲醇钠，升温至130℃，抽真空脱去1摩尔质量甲醇，得到中间体2改性胺化合物把1摩尔当量中间体2投入到高压反应器中，加入0.2％中间体2质量份的氢氧化钾，升温至100℃～120℃进行脱水1小时，脱水完毕后，氮气置换反应器内空气两次，升温到140℃，通入加30摩尔质量的环氧乙烷进行环氧化反应，加成反应的温度控制在160±5℃，压力控制在0.3mpa以下，待加成反应完成后，加入适量醋酸中和至ph值至5.0～8.0，得改性胺非离子表面活性剂产品。产品颜色及外观：黄棕色黏稠液体固含量(110℃)：99.5％ph值(1％水溶液)：7.5粘度(cps，35℃)：650将实施例1所得的改性胺非离子表面活性剂产品作为锦纶染色匀染剂，进行匀染性能(缓染性和移染性)测试。测试条件：2.0g染色后的锦纶布+1.0g未染色的锦纶白布助剂用量：0.2g/l例1样品乙酸:0.3g/l浴比：1:20,100℃×30mins，1℃/min升温。染色性能测试结果如附图1所示。移染性能测试结果如下：测试指标移染后锦纶布移染后锦纶白布移染率布面k/s值11.2538.21472.99％由上述测试可知：按照实施例1的方法合成出来的样品用于锦纶染色具有较好的缓染性和移染性能。实施例2将2摩尔质量的月桂酸甲酯加入到反应器中，升温到50-60℃，加入2摩尔质量的乙二胺投入到反应器内，搅拌20分钟，再加入月桂酸质量分数0.8％的30％甲醇钠甲醇溶液，升温至150～155℃，抽真空脱去2摩尔甲醇，得到月桂酰胺中间体将1摩尔当量的月桂酰胺中间体和中间体质量0.4％的三-(二甲胺基甲基)苯酚一起加入到反应器中，升温至50℃，滴加入1摩尔当量的十五烯(烷)基间二酚缩水甘油醚控制1-2小时滴完，升温至60℃，保温反应6小时，得到中间体2把1摩尔当量中间体2投入到高压反应器中，加入0.3％中间体2质量份的氢氧化钾，升温至100℃～120℃进行脱水1小时，脱水完毕后，氮气置换反应器内空气两次，升温到140℃，通入加36摩尔质量的环氧乙烷进行环氧化反应，加成反应的温度控制在160±5℃，压力控制在0.3mpa以下，待加成反应完成后，加入适量醋酸中和至ph值至5.0～8.0，得到非离子改性胺表面活性剂。把1摩尔非离子改性胺表面活性剂投入到反应器中，加入2.0％中间体2质量份的脲，搅拌20分钟；分次加入2摩尔质量的氨基磺酸，然后升温至95-100℃，保温搅拌30分钟；再升温至115-120℃，保温搅拌210分钟，过滤除去催化剂等不溶物，得到改性胺两性表面活性剂。产品颜色及外观：黄棕色黏稠液体固含量(110℃)：99.66％ph值(1％水溶液)：8.2粘度(cps，50℃)：3200将所得的改性胺两性表面活性剂作为涤纶染色匀染剂，进行移染性和高温分散性测试。1.移染性能配方：助剂yg/l，ph5.0，浴比1:15；织物：涤纶春亚纺(艳兰)；130℃×30min；测试指标移染后色布移染后白布移染率布面k/s值10.1447.27371.70％2.高温分散性配方：助剂xg/l，分散红玉s-5bl0.4g/l，ph5.0，条件：液量100ml；130℃×10min；90℃抽滤；测试结果：空白样的高温分散等级为1～2级；本实施例试样的高温分散等级为2～2.5级。由上述测试可知，实施例2样品具有较好的移染性能和高温分散性能。实施例3将1摩尔质量的月桂酸甲酯加入到反应器中，升温到50-60℃，加入1摩尔质量的乙二胺投入到反应器内，搅拌20分钟，再加入占月桂酸质量分数0.8％的30％甲醇钠甲醇溶液，升温至150-155℃，抽真空脱去1摩尔甲醇，得到月桂酰胺中间体将1摩尔当量的月桂酰胺中间体和中间体质量0.4％的三-(二甲胺基甲基)苯酚一起加入到反应器中，升温至50℃，滴加入1摩尔当量的十五烯(烷)基间酚缩水甘油醚控制1-2小时滴完，升温至60℃，保温反应6小时，得到中间体2把1摩尔当量中间体2投入到高压反应器中，加入0.3％中间体2质量份的氢氧化钾，升温至100℃～120℃进行脱水1小时，脱水完毕后，氮气置换反应器内空气两次，升温到140℃，通入加24摩尔质量的环氧乙烷进行环氧化反应，聚合反应的温度控制在160±5℃，压力控制在0.3mpa以下，待加成反应完成后，把温度调整至125℃，持续通入3摩尔质量的环氧丙烷，控制反应温度在130±5℃，反应压力在0.3mpa以下，待环氧丙烷加完后，加入适量醋酸中和至ph值至6.0～8.0，得到非离子改性胺表面活性剂。把1摩尔非离子改性胺表面活性剂投入到反应器中，加入2.0％中间体2质量份的脲，搅拌20分钟；分次加入1.5摩尔质量的氨基磺酸，然后升温至95-100℃，保温搅拌30分钟；再升温至115-120℃，保温搅拌210分钟，过滤除去催化剂等不溶物，得到改性胺两性表面活性剂。产品颜色及外观：黄棕色黏稠液体固含量(110℃)：99.83％ph值(1％水溶液)：7.9粘度(cps，50℃)：2800。上述实施例合成的改性胺两性表面活性剂，通过在分子结构中引入烯(烷)基酚基团、酰胺基基团、烷胺基基团、“梳型”聚醚链基团及硫酸根基团等官能团，具有非常好的分子设计结构，其在多种不同纤维的染色过程中均具有较好的匀染性和高温分散性；本发明合成的改性胺两性表面活性剂应用于不同的纤维的染色时，不需要复配其他的均染剂就能达到优异的均染效果，避免了多种均染剂复合使用，实用性强，市场前景广阔。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12