[发明专利]一种环境友好型腐植酸类表面活性剂的合成及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种环境友好型高分子表面活性剂。

背景技术

高分子表面活性剂通常指分子量大于1000、具有表面活性的功能高分子化合物，其分子结构由亲水链和憎水链两部分组成。高分子表面活性剂按来源可分为合成高分子表面活性剂和天然高分子表面活性剂。合成高分子表面活性剂是指以石油化工衍生物单体聚合得到的高分子，如聚丙烯酰胺衍生物、聚丙烯酸等。从广义上说，天然高分子表面活性剂包括纯天然的物质(包括树胶、淀粉、腐植酸物质、微生物发酵多糖等)和以天然物质为主要原料，经过加工处理得到的具有表面活性功能的化合物(包括改性淀粉、纤维素、腐植酸、蛋白质、壳聚糖等)。

近几年来，众多科研工作者对天然高分子表面活性剂的研究越来越多，因为大多数天然高分子表面活性剂是环境友好型表面活性剂，本身低毒，具有良好的生物降解性，对人体也温和。

腐植酸广泛存在于自然界，是一种丰富的自然资源，在土壤、湖泊、河流、及海洋环境中均有分布，主要分布在土壤、泥炭、煤炭、风化煤中。我国的腐植酸资源尤为丰富。腐植酸的分子量很大，通常在10³～10⁷之间。腐植酸分子中具有多种活性官能团，使得它具有酸性、亲水性、界面活性、阳离子交换能力、络合能力及吸附分散能力等。腐植酸对农作物的生长有许多特殊功能，本身就是绿色肥料。

黄腐植酸作为腐植酸中水溶性较好的一部分，本身就具有表面活性，只是表面活性较低。本发明针对黄腐植酸本身表面活性不高这一缺点，对它进行了化学改性，设计并合成出一种活性较高的环境友好型腐植酸类表面活性剂。该表面活性剂的亲水基团为腐殖酸负离子，具有较高的分子量，含有多种活性官能团，本身还具有生物活性。它的疏水基团为一系列不同碳链长度的季铵盐。

发明内容

本发明的目的是提供一种对环境友好的高效、多功能化的高分子表面活性剂。

本发明的另一目的是制备一种润湿剂和渗透剂，可以用在有机农药中，提高有机农药的药效和利用率。

本发明的主要优势在于：

(1)本发明设计并合成的腐植酸类表面活性剂亲水基团是具有超大分子量的黄腐植酸钠盐结构，疏水基团是具有一系列不同碳链长度的季铵盐结构，其表面活性高。

(2)本发明所合成的腐植酸类表面活性剂本身具有生物降解性，低毒，对有机农药有增效作用。

(3)本发明所合成的腐植酸类表面活性剂是多功能型表面活性剂。它不但具有一般高分子表面活性剂的特性，而且还具有腐植酸的特殊功能。

(4)本发明所设计合成的腐植酸类表面活性剂制备工艺简单，原料来源广，价格低廉，对环境友好。

本发明所设计合成的腐植酸类表面活性剂制备方法独特、简单：在碱性条件下，腐植酸负离子和不同碳链长度的季铵阳离子通过离子对吸附作用而形成。其合成过程如下：

(1)将一定量的黄腐植酸盐放入250ml的三口瓶中，并加入一定量的去离子水，把pH值调到一定值后，在适当的搅拌速度下搅拌一定时间。

(2)在一定温度下，通过分液漏斗向三口瓶中缓慢加入一定浓度的M液，控制溶液pH值在一定范围内，反应合成一定时间。其中M代表1831(十八烷基三甲基氯化铵)、1231(十二烷基三甲基氯化铵)、D821(双八烷基二甲基氯化铵)。

(3)提纯所得产物，在一定温度下干燥一定时间后，得到黄腐植酸型表面活性剂。

黄腐植酸型表面活性剂乳化性能试验：

取40ml的去离子水和40ml液体石蜡，加入到100ml的量筒中。取0.4g的黄腐植酸型表面活性剂加入量筒中。用力上下摇动30下，使其成为乳状液，静止，记录分层析出10ml水所需要的时间，时间越长表明乳化能力越强。

测定结果表明：腐植酸型表面活性剂(HA-1831)的乳化性能最好，达到了340秒，而1831为135秒，没改性的腐植酸小于100秒。说明改性腐植酸(HA-1831)的乳化能力比腐植酸本身的乳化能力高，可以作为乳化剂使用。

黄腐植酸型表面活性剂表面润湿性能试验：

取已干燥成块状的黄腐植酸型表面活性剂0.1g，加去离子水配成1％的表面活性剂水溶液，在20℃下测定其在聚四氟乙烯表面上的接触角。

测定结果表明：腐植酸型表面活性剂(HA-1231)的接触角最低，为70.0度。说明腐植酸型表面活性剂(HA-1231)可作为为润湿剂使用。

黄腐植酸型表面活性剂表面性能的测定：