本发明涉及一种表面活性剂，具体涉及一种含羧基-磺酸基不对称Gemini表面活性剂及其微波制备方法。
背景技术：
随着科学技术、工业生产和多学科跨领域的不断发展，表面活性剂的应用范围会越来越广，会关联到生产生活等众多方面，随着绿色化学理念和人们环保意识增强，表面活性剂也被赋予更高的性能要求。此时，Gemini表面活性剂应运而生，Gemini表面活性剂由于其独特的结构、良好的生物降解性、优良的表面活性成为相关工作者的研究重点。磺酸盐型Gemini表面活性剂是一种非常重要的阴离子型Gemini表面活性剂，其具有高表面活性、很好的水溶性、润湿性、分散性、耐酸碱性也得到很大提高，所以磺酸盐型Gemini表面活性剂将会在多个领域得到应用。
微波是一种普遍存在的超高频电磁波。现如今，微波技术已经引进化工领域40多年，近年来，在众多合成方法中，微波水热法已逐渐脱颖而出。与传统方法相比，微波合成法具有热能利用率高、条件温和、加热速度快以及均匀、非热微波效应等优点。因此，微波水热法越来越受到人们的关注。然而运用微波水热法合成表面活性剂的研究并不多见。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种含羧基-磺酸基不对称Gemini表面活性剂及其微波制备方法。
本发明所采用的技术方案为：
含羧基-磺酸基不对称Gemini表面活性剂的微波制备方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
步骤一：制备脂肪酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸双酯：
称取9.3-10.8质量份的脂肪酸单乙醇酰胺马来酸双酯，加入三口烧瓶中，用质量分数为40%的氢氧化钠溶液将其pH中和至7，加入3.1-4.3质量份十二烷基磺基琥珀酸酯二钠盐；
称取2.2-2.4质量份的亚硫酸氢钠，并且将其配成30%的亚硫酸氢钠溶液滴加到三口烧瓶中，在70-80℃的水浴锅中使体系搅拌均匀；将反应物转入微波消解仪中在温度140℃-180℃、功率600W的条件下反应40-90min得到脂肪酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸双酯；
步骤二：制备含羧基-磺酸基不对称Gemini表面活性剂：
称取3.4-4.2质量份的氯乙酸，配成30%溶液，并将其溶液用氢氧化钠调节pH至7；
将氯乙酸溶液滴加至18.36-22.44质量份的肪酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸双酯后，调节体系pH至7，搅拌均匀；
将反应物转入高通量微波消解/萃取/合成工作站控制温度70-90℃，功率600w，反应90-120min，每间隔20min测其pH并调节至7，得到一种含羧基—磺酸基不对称Gemini表面活性剂。
步骤一中，脂肪酸单乙醇酰胺马来酸双酯选自十二酸单乙醇酰胺马来酸双酯、油酸单乙醇酰胺马来酸双酯、硬脂酸单乙醇酰胺马来酸双酯、菜籽油单乙醇酰胺马来酸双酯。
如所述的含羧基-磺酸基不对称Gemini表面活性剂的微波制备方法制得的表面活性剂。
本发明具有以下优点：
本发明利用高通量微波消解/萃取/合成工作站采用微波法在脂肪酸单乙醇酰胺马来酸双酯上，引入亲水基团羧基与磺酸基，制得含羧基-磺酸基不对称Gemini表面活性剂中间体，磺化率可以达到85%，叔胺化产率可达80%。本方法避免了传统油浴加热反应时间长、反应条件苛刻、反应中原料易升华、原料和产物易发生氧化反应、产品色泽较差等缺点，具有良好的市场应用性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明利用微波水热法，以十二酸单乙醇酰胺与马来酸单酯为原料，制备得表面活性剂中间体十二酸单乙醇酰胺马来酸双酯，并对双酯进行磺化、叔胺化，引入亲水基团，制备得一种性能良好的含羧基-磺酸基不对称Gemini表面活性剂。
本发明利用高通量微波消解/萃取/合成工作站采用微波法在脂肪酸单乙醇酰胺马来酸双酯上，引入亲水基团羧基与磺酸基，其反应方程式为：
具体由以下步骤实现：
步骤一：制备脂肪酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸双酯：
称取9.3-10.8质量份的脂肪酸单乙醇酰胺马来酸双酯，加入三口烧瓶中，用质量分数为40%的氢氧化钠溶液将其pH中和至7，加入3.1-4.3质量份十二烷基磺基琥珀酸酯二钠盐；
称取2.2-2.4质量份的亚硫酸氢钠，并且将其配成30%的亚硫酸氢钠溶液滴加到三口烧瓶中，在70-80℃的水浴锅中使体系搅拌均匀；将反应物转入微波消解仪中在温度140℃-180℃、功率600W的条件下反应40-90min得到脂肪酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸双酯；
步骤二：制备含羧基-磺酸基不对称Gemini表面活性剂：
称取3.4-4.2质量份的氯乙酸，配成30%溶液，并将其溶液用氢氧化钠调节pH至7；
将氯乙酸溶液滴加至18.36-22.44质量份的肪酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸双酯后，调节体系pH至7，搅拌均匀；
将反应物转入高通量微波消解/萃取/合成工作站控制温度70-90℃，功率600w，反应90-120min，每间隔20min测其pH并调节至7，得到一种含羧基—磺酸基不对称Gemini表面活性剂。
步骤一中，脂肪酸单乙醇酰胺马来酸双酯选自十二酸单乙醇酰胺马来酸双酯、油酸单乙醇酰胺马来酸双酯、硬脂酸单乙醇酰胺马来酸双酯、菜籽油单乙醇酰胺马来酸双酯。
实施例1：
步骤一：称取9.8质量份的脂肪酸单乙醇酰胺马来酸双酯，用40%的氢氧化钠溶液将其pH中和至7，加入3.3质量份十二烷基磺基琥珀酸酯二钠盐。称取2.2质量份的亚硫酸氢钠，并且将其配成30%的亚硫酸氢钠溶液滴加到三口烧瓶中，在70-80℃的水浴锅中使体系搅拌均匀。将反应物转入微波消解仪中在温度170℃、功率600W的条件下反应90min得到脂肪酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸双酯。
步骤二：称取3.7质量份的氯乙酸，配成30%溶液，并将其溶液用氢氧化钠调节pH至7。将上述30%氯乙酸溶液滴加至20.44质量份的肪酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸双酯后调节体系pH至7，搅拌均匀。将反应物转入高通量微波消解/萃取/合成工作站控制温度90℃，功率600w，反应120min，每间隔20min测其pH并调节至7，得到一种含羧基—磺酸基不对称Gemini表面活性剂。
步骤一中，脂肪酸单乙醇酰胺为十二酸单乙醇酰胺马来酸双酯。
实施例2：
步骤一：称取10.8质量份的脂肪酸单乙醇酰胺马来酸双酯，用40%的氢氧化钠溶液将其pH中和至7，加入4.3质量份十二烷基磺基琥珀酸酯二钠盐。称取2.4质量份的亚硫酸氢钠，并且将其配成30%的亚硫酸氢钠溶液滴加到三口烧瓶中，在80℃的水浴锅中使体系搅拌均匀。将反应物转入微波消解仪中在温度180℃、功率600W的条件下反应60min得到脂肪酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸双酯。
步骤二：称取3.8质量份的氯乙酸，配成30%溶液，并将其溶液用氢氧化钠调节pH至7。将上述30%氯乙酸溶液滴加至19.6质量份的肪酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸双酯后调节体系pH至7，搅拌均匀。将反应物转入高通量微波消解/萃取/合成工作站控制温度85℃，功率600w，反应100min，每间隔20min测其pH并调节至7，得到一种含羧基-磺酸基不对称Gemini表面活性剂。
步骤一中，脂肪酸单乙醇酰胺为油酸单乙醇酰胺马来酸双酯。
实施例3：
步骤一：称取9.3质量份的脂肪酸单乙醇酰胺马来酸双酯，用40%的氢氧化钠溶液将其pH中和至7，加入3.3质量份十二烷基磺基琥珀酸酯二钠盐。称取2.25质量份的亚硫酸氢钠，并且将其配成30%的亚硫酸氢钠溶液滴加到三口烧瓶中，在75℃的水浴锅中使体系搅拌均匀。将反应物转入微波消解仪中在温度160℃、功率600W的条件下反应90min得到脂肪酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸双酯。
步骤二：称取3.4质量份的氯乙酸，配成30%溶液，并将其溶液用氢氧化钠调节pH至7。将上述30%氯乙酸溶液滴加至18.36质量份的肪酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸双酯后调节体系pH至7，搅拌均匀。将反应物转入高通量微波消解/萃取/合成工作站控制温度75℃，功率600w，反应90min，每间隔20min测其pH并调节至7，得到一种含羧基—磺酸基不对称Gemini表面活性剂。
步骤一中，脂肪酸单乙醇酰胺为硬脂酸单乙醇酰胺或菜籽油单乙醇酰胺马来酸双酯。
脂肪酸单乙醇酰胺马来酸双酯的结构检测结果如下：
红外检测结果：3444.24 cm-1处可能为样品吸附水-OH的吸收峰；2925 cm-1、2854 cm-1为甲基和亚甲基的反对称和对称伸缩振动吸收峰;1601cm-1为酰胺与羧酸盐吸收峰；1735 cm-1为酯的羰基吸收峰；1400cm-1 羧酸根特征峰1240 cm-1、1174 cm-1为-C-O-C-的不对称伸缩振动的吸收峰；1116 cm-1和1047 cm-1是SO3伸缩振动吸收峰。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。