专利名称：双生阴离子表面活性剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及精细化工领域的一种制剂，尤其是一种双生阴离子表面活性剂及其制备方法。
背景技术：
目前，国外学者对双生表面活性剂及其性质研究主要品种有以聚氧乙烯醚为连接基团的磷酸盐、羧酸盐和磺酸盐型双生表面活性剂(Zhu Y-P，Masuyama A，Kirito Y，et al.J Am Oil Chem Soc，1992，69626)；以苯基为连接基团的季铵盐型阳离子表面活性剂(Menger F M，J.Am.Chem Sco，1993，11510083)等。鉴于双生表面活性剂的高表面活性以及其他特殊性质，国内一些学者对双生表面活性剂及其性质开展了多方面研究，如姚志刚等双子表面活性剂-二元醇琥珀酸双酯磺酸钠(GMI-01)的合成与性能研究，精细化工，2003，20(11)655～660；谢红璐等阴离子双生表面活性剂的表面活性，四川大学学报(自然科学版)，2003，40(4)749～752；王月星等Gemini表面活性剂的吸附、自聚和性质，化学世界，2003，4216～220；韩铁柱等一种双季铵盐基单苯基表面活性剂及其制备方法，CN02133373.4；陈洪等可作为驱油剂的阳离子双子表面活性剂CN200310110717.3)。尽管如此，国外所生产的双生表面活性剂价格昂贵，难以在国内推广使用；国内开发的双生表面活性剂品种十分有限，而且水溶性较差；现有双生表面活性剂生产工艺条件一般要求苛刻，不适于大规模的工业生产和应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双生阴离子表面活性剂，该表面活性剂具有很好的水溶性和表面活性；本发明的另一目的在于提供该双生阴离子表面活性剂的制备方法，该方法工艺简单，原料易得，反应条件温和，易于控制，对设备无特殊要求。
为达到以上目的，本发明提供以下技术方案
该双生阴离子表面活性剂，属于硫酸盐表面活性剂，其特征在于该双生阴离子表面活性剂为双烷基聚氧乙烯醚二硫酸酯盐，其化学结构式为 R为C6～C14的直链烷基，M为Na或K。
而且， 其中，n＝0～4。
该双生阴离子表面活性剂的制备方法包括以下步骤(1)在一干燥的反应器中分别加入2摩尔量的脂肪醇和0.3％摩尔量的催化剂；(2)室温搅拌8～12分钟，然后在40～60℃温度条件下滴加1摩尔量的1，2二环氧甘油醚；(3)滴加完毕后在50～100℃温度条件下反应2～8小时；(4)室温下滴加2摩尔硫酸化剂，40～60℃反应2～4小时，降到室温；(5)用5％的碱中和至pH＝8；(6)蒸馏，干燥，得到淡黄色蜡状固体，即为双生阴离子表面活性剂成品。
而且，所述的脂肪醇为C6～C14的脂肪醇，所述的催化剂为Lwies酸如BF3-乙醚溶液。
而且，所述的硫酸化剂为氯磺酸或者硫酸或者三氧化硫。
而且，所采用的碱为氢氧化钠或者氢氧化钾。
而且，硫酸化反应时可以在反应体系中加入原体积1.5～3倍的非质子型极性溶剂。
而且，所述的非质子型极性溶剂为1，2-二氯乙烷或者氯仿。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果(1)本发明提供的方法原料易得，反应条件温和，操作方便，反应时间短。
(2)本发明提供的新型表面活性剂中乙氧基团的引入，提高了表面活性剂的水溶性，在一定程度上解决了现有双生表面活性剂因脂肪链长造成的水溶性差的问题。
(3)采用Lwies酸催化，避免使用活泼金属，提高了安全性，可以用于大规模工业生产。
具体实施例方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例1准确称取正辛醇(C6～C14的脂肪醇)13.0g(0.1mol)于干燥的三口瓶中，加入2.0g(0.015mol)BF3-乙醚溶液，室温搅拌10min左右，于50℃时滴加乙二醇二环氧甘油醚8.7g(0.05mol)，在0.5小时内滴完，然后在80℃反应4小时。降到室温，滴加氯磺酸11.6g(0.1mol)，滴加完毕，45℃反应2小时，降到室温，用5％NaOH中和到pH＝8，蒸馏至出现结晶，干燥，得到淡黄色蜡状固体，即为双生阴离子表面活性剂成品。
实施例2准确称取月桂醇(C6～C14的脂肪醇)18.6g(0.1mol)于干燥的三口瓶中，加入2.0g(0.015mol)BF3-乙醚溶液，室温搅拌10min左右，于50℃时滴加乙二醇二环氧甘油醚8.7g(0.05mol)，在0.5小时内滴完，然后在80℃反应4小时。降到室温，滴加氯磺酸11.6g(0.1mol)，滴加完毕，45℃反应2小时，降到室温，用5％NaOH中和到pH＝8，蒸馏至出现结晶，得到淡黄色蜡状固体，即为双生阴离子表面活性剂成品。
实施例3准确称取月桂醇(C6～C14的脂肪醇)18.6g(0.1mol)于干燥的三口瓶中，加入2.0g(0.015mol)BF3-乙醚溶液，室温搅拌10min左右，于50℃时滴加二乙二醇二环氧甘油醚10.9g(0.05mol)，在0.5小时内滴完，然后在80℃反应4小时。降到室温，滴加氯磺酸11.6g(0.1mol)，滴加完毕，45℃反应2小时，降到室温，用5％NaOH中和到pH＝8，蒸馏至出现结晶，干燥，得到淡黄色蜡状固体，即为双生阴离子表面活性剂成品。
上述实施例中，滴加二环氧甘油醚的温度可以根据n的大小以及脂肪醇的类型而改变，由于反应活泼基团为羟基，所以，体系严格控制无水。硫酸化反应为强放热反应，要小心控制温度，最好在室温滴加，温度不超过40℃。为使反应充分和有利于散热，在开环反应结束后，可以用非质子型极性溶剂稀释，如1，2-二氯乙烷、氯仿等。溶剂加入量为原体积的1.5～3倍。
该表面活性剂二硫酸盐阴离子之间引入了乙氧基，分子中除了硫酸盐亲水基外，还含有乙氧基亲水基团，这使得在保持原有性能的基础上，增加了表面活性剂的亲水能力，表现出很好的水溶性，较高的表面活性和良好的协调效应，可以广泛应用于各行各业的生产实践中。
合成的产物用KBr压片，以红外光谱仪分析，以实施例1制备的产物的红外光谱图如下
解析谱图得如下结论2856cm-1和2925cm-1吸收为甲基、亚甲基的C-H对称和反称伸缩振动；1467cm-1为甲基、亚甲基的C-H不对称弯曲振动；1223cm-1，1253cm-1为硫酸酯基特征吸收，1122cm-1，108 6cm-1为乙氧C-O-C基特征吸收。
实施例1，2，3中产品的cmc及表面张力γcmc与传统单头阴离子表面活性剂比较，数据见表1。
表1 传统阴离子表面活性剂和本发明表面活性剂比较(20°)
该表面活性剂的合成主要利用羟基和活泼环氧环进行反应，合成反应分三步进行(1)醇与缩水甘油醚的开环反应(2)硫酸化反应(3)中和反应
该反应所用原料低聚乙二醇二环氧甘油醚(自制)，无色液体，也可以用市售原料；脂肪醇，国产，化学纯，市售；BF3-乙醚，SnCL4，分析纯，市售；SO3，自制；氯磺酸，硫酸，市售；NaOH，KOH，化学纯，市售。
权利要求
1.一种双生阴离子表面活性剂，属于硫酸盐表面活性剂，其特征在于该双生阴离子表面活性剂为双烷基聚氧乙烯醚二硫酸酯盐，其化学结构式为 R为C6～C14的直链烷基，M为Na或K。
2.根据权利要求1所述的双生阴离子表面活性剂，其特征在于 其中，n＝0～4。
3.一种如权利要求1所述的双生阴离子表面活性剂的制备方法，其特征在于其制备方法包括以下步骤(1)在一干燥的反应器中分别加入2摩尔量的脂肪醇和0.3％摩尔量的催化剂；(2)室温搅拌8～12分钟，然后在40～60℃温度条件下滴加1摩尔量的1，2二环氧甘油醚；(3)滴加完毕后在50～100℃温度条件下反应2～8小时；(4)室温下滴加2摩尔硫酸化剂，40～60℃反应2～4小时，降到室温；(5)用5％的碱中和至pH＝8；(6)蒸馏，干燥，得到淡黄色蜡状固体，即为双生阴离子表面活性剂成品。
4.根据权利要求3所述的双生阴离子表面活性剂的制备方法，其特征在于所述的脂肪醇为C6～C14的脂肪醇，所述的催化剂为Lwies酸如BF3-乙醚溶液。
5.根据权利要求3所述的双生阴离子表面活性剂的制备方法，其特征在于所述的硫酸化剂为氯磺酸或者硫酸或者三氧化硫。
6.根据权利要求3所述的双生阴离子表面活性剂的制备方法，其特征在于所采用的碱为氢氧化钠或者氢氧化钾。
7.根据权利要求3所述的双生阴离子表面活性剂的制备方法，其特征在于硫酸化反应时可以在反应体系中加入原体积1.5～3倍的非质子型极性溶剂。
8.根据权利要求7所述的双生阴离子表面活性剂的制备方法，其特征在于所述的非质子型极性溶剂为1，2-二氯乙烷或者氯仿。
全文摘要
本发明涉及一种双生阴离子表面活性剂及其制备方法，该表面活性剂为双烷基聚氧乙烯醚二硫酸酯盐，其制备方法包括以下步骤(1)在一干燥的反应器中分别加入2摩尔量的脂肪醇和0.3％摩尔量的催化剂；(2)搅拌下于40～60℃滴加1摩尔量的1，2二环氧甘油醚；(3)滴加完毕，50～100℃反应2～8小时；(4)室温下滴加2摩尔硫酸化剂，40～60℃反应2～4小时；(5)用5％碱中和至pH＝8；(6)蒸馏，干燥，得到淡黄色蜡状固体。该表面活性剂具有很高的表面活性、较好的水溶性和良好的协同效应，该方法原料易得，反应条件比较温和，可以在本体状态或非质子极性溶剂中进行。
文档编号B01F17/00GK1868574SQ200510013560
公开日2006年11月29日 申请日期2005年5月27日 优先权日2005年5月27日
发明者郭丽梅, 武首香 申请人:天津科技大学