一种两性型杂环表面活性剂及其制备方法与应用

本发明涉及精细化工，具体涉及一种两性型杂环表面活性剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、现有文献[王子千.低泡沫表面活性剂的种类与应用.化工技术与开发,2013,42(4):28-32.]介绍了几种低泡沫表面活性剂的性能、生产与应用，包括eo/po嵌段聚醚、乙氧基化脂肪酸甲酯衍生物、异辛醇磷酸酯衍生物和聚醚改性有机硅。目前低泡性表面活性剂多为复合化工产品，独立化学组成的产品很少。其次，低泡性表面活性剂的合成方法很繁琐、产品售价贵，应用领域受限。

技术实现思路

1、针对现有低泡性表面活性剂产品存在的品种少、技术性能尚需完善和提高、产品制备工艺技术和方法繁琐的弊端，本发明目的一是提供一种两性型杂环表面活性剂，所述两性型杂环表面活性剂呈现出抑泡性和低泡性能，并具有很好的表面活性。

2、本发明目的二是提供一种上述两性型杂环表面活性剂的制备技术和方法，该方法具有生产成本较低，操作简单的优势。

3、本发明目的三是提供一种上述两性型杂环表面活性剂用作抑泡剂、低泡性表面活性剂以及乳化剂。

4、为了实现上述发明目的，该发明的技术方案为：

5、在该发明的第一方面，提供一种两性型杂环表面活性剂，其分子结构通式(df-n)为：

6、

7、式df-n中，n为12、14、16或18；m为na或k。

8、在本发明的分子结构设计思路中，设计了杂环结构，该杂环吡咯烷酮环的体积较大，因此空间位阻较大，也即亲水基体积大，其作用空间范围大；并进一步引入了季铵盐基团、羟基、羧酸基团、磺酸钠以及环上酰胺亲水基团，配合一定长度的碳链亲油基团，组成了新型分子结构的两性型杂环表面活性剂(df-n)，实践表明，其表面性能较好。

9、本发明第二方面，提供一种所述两性型杂环表面活性剂(df-n)的制备方法，包括如下步骤：

10、1)在反应器中依次加入长碳链烷基胺、醇类溶剂和衣康酸固体，搅拌，混合反应，得到反应中间体gh-n，所述反应中间体gh-n的结构通式为：

11、

12、其中，n为12、14、16或18；m为na或k；

13、2)将3-氯-2-羟基丙基磺酸盐溶于水中得到3-氯-2-羟基丙基磺酸盐水溶液；将3-氯-2-羟基丙基磺酸盐水溶液加入到反应中间体gh-n中，搅拌，混合反应，得到两性型杂环表面活性剂产物df-n；产物df-n在常压条件下蒸去醇类溶剂，再经有机溶剂p重结晶提纯，得到纯品产物df-n。

14、反应式为：

15、

16、在一种具体的实施方式中，所述长碳链烷基胺、醇类溶剂、衣康酸、3-氯-2-羟基丙基磺酸盐、水的摩尔比为1：(6～18)：(1.01～1.08)：(1.01～1.08)：(18～32)。

17、在一种具体的实施方式中，所述长碳链烷基胺为十八烷基胺、十六烷基胺、十四烷基胺和十二烷基胺。

18、在一种具体的实施方式中，步骤1)中，制备反应中间体gh-n的过程中，所述醇类溶剂为乙醇和/或异丙醇。

19、在一种具体的实施方式中，步骤1)中，制备反应中间体gh-n的过程中，反应温度为62～82℃，反应时间为3.5～5.5h。

20、在一种具体的实施方式中，步骤2)中，所述3-氯-2-羟基丙基磺酸盐为3-氯-2-羟基丙基磺酸钠或3-氯-2-羟基丙基磺酸钾。

21、在一种具体的实施方式中，步骤2)中，制备产物df-n的过程中，反应温度为62～82℃，反应时间为7.5～9.5h。

22、在一种具体的实施方式中，步骤2)中，重结晶分离提纯的有机溶剂p为石油醚、甲醇和乙酸乙酯中的一种或多种。

23、在一种具体的实施方式中，上述两性型杂环表面活性剂(df-n)的制备方法具体包括如下步骤：

24、(1)在反应器中依次加入长碳链烷基胺和醇类溶剂，加热搅拌溶解，再分4-9批加入衣康酸固体，加入完毕，在62～82℃条件下搅拌反应3.5～5.5h，得到反应中间体gh-n；

25、(2)将3-氯-2-羟基丙基磺酸盐溶于水中得到3-氯-2-羟基丙基磺酸盐水溶液；将3-氯-2-羟基丙基磺酸盐水溶液分4～9批加入到反应中间体gh-n中，加入完毕，在62～82℃条件下搅拌反应7.5～9.5h，得到两性型杂环表面活性剂产物df-n；产物df-n在常压条件下蒸去醇类溶剂，再经有机溶剂p重结晶提纯3～4次，得到纯品产物df-n。

26、在本发明的第三方面，提供一种第一方面所述两性型杂环表面活性剂(df-n)作为抑泡剂、低泡表面活性剂以及乳化剂的应用。例如，所述应用在工业清洗中清洗剂配方中的应用，可以避免物料溢出和浪费。

27、本发明采用长碳链烷基胺为两性型杂环表面活性剂(df-n)的反应物，在两性型杂环表面活性剂(df-n)的制备工艺中通过依次加入衣康酸固体、3-氯-2-羟基丙基磺酸盐和水，在分子结构中引入了杂环结构、季铵盐基团、羟基、羧酸基团、磺酸钠以及环上酰胺多种亲水基团，从而提高了抑泡性、低泡性以及表面性质。

28、本发明的具体实施方式具有以下有益效果：

29、(i)本发明提供了一系列两性型杂环表面活性剂(df-n)，将杂环结构、季铵盐基团、羟基、羧酸基团、磺酸钠以及环上酰胺多种亲水基团与一定长度碳链亲油基团结合构成新型分子结构，即两性型杂环表面活性剂(df-n)。其抑泡性、低泡性能以及表面活性好。

30、(ii)本发明的两性型杂环表面活性剂(df-n)的生产不需要高温高压反应，生产成本低。

技术特征：

1.一种两性型杂环表面活性剂，其特征在于，其分子结构通式为：

2.权利要求1所述的两性型杂环表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述长碳链烷基胺、醇类溶剂、衣康酸、3-氯-2-羟基丙基磺酸盐、水的摩尔比为1：6～18：1.01～1.08：1.01～1.08：18～32。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述长碳链烷基胺为十八烷基胺、十六烷基胺、十四烷基胺或十二烷基胺。

5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，制备反应中间体gh-n的过程中，所述醇类溶剂为乙醇和/或异丙醇。

6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，制备反应中间体gh-n的过程中，反应温度为62～82℃，反应时间为3.5～5.5h。

7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，制备产物df-n的过程中，所述3-氯-2-羟基丙基磺酸盐为3-氯-2-羟基丙基磺酸钠或3-氯-2-羟基丙基磺酸钾；

8.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，重结晶分离提纯的有机溶剂p为石油醚、甲醇和乙酸乙酯中的一种或多种。

9.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

10.权利要求1所述的两性型杂环表面活性剂作为抑泡剂、低泡表面活性剂以及乳化剂的应用。

技术总结
本发明属于精细化工技术领域，涉及一种两性型杂环表面活性剂及其制备方法，该两性型杂环表面活性剂的分子结构通式为：其中，n为12、14、16或18；M为Na或K。该两性型杂环表面活性剂由下述摩尔配比的原料制备而来：长碳链烷基胺、醇类溶剂、衣康酸、3‑氯‑2‑羟基丙基磺酸盐、水的摩尔比为1：(6～18)：(1.01～1.08)：(1.01～1.08)：(18～32)。3‑氯‑2‑羟基丙基磺酸盐为3‑氯‑2‑羟基丙基磺酸钠或3‑氯‑2‑羟基丙基磺酸钾。本发明的两性型杂环表面活性剂可作为抑泡剂、低泡表面活性剂以及乳化剂来应用。

技术研发人员：施来顺,陈立娜,高明远,丁琳,李传彬
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15