[发明专利]一种烷基苯磺酸盐Gemini表面活性剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有良好表/界面活性的烷基苯磺酸盐Gemini表面活性剂及其制备方法。

背景技术

Gemini表面活性剂的出现，为表面活性剂的发展开拓了广阔的前景。与传统单链表面活性剂相比，Gemini表面活性剂具有极低的CMC、很强的降低表面张力的能力、奇异的聚集形态、特殊的相行为及流变性质等，可以说是表面活性剂领域的一场重大变革。原因在于Gemini表面活性剂分子中含有两个极性头和两条疏水链，在其极性头处由一个联接基团(spacer)通过化学键连接构成，其结构如图所示。这种结构一方面增强了碳氢链的疏水作用，使疏水基团自水溶液中逃逸而相互聚集成胶束的趋势增大；另一方面，受化学键的限制，极性头间的静电斥力被大大削弱。热力学统计表明，单链表面活性剂在界面紧密排列时头基间距为0.8nm，C-C化学键的键长为0.14nm，所以采用烷烃链联接亲水头基，可以降低头基间斥力，进而减少头基所占面积，增大表面活性剂界面吸附量。目前，它已成为当今生命科学、药物科学、材料科学等众多重要领域所共同关注的热点之一。

中国专利185079由双烷基联苯与氯磺酸混合，常温反应6h，再经水解、中和制得双烷基联苯二磺酸钠。

中国专利101104794以二甲苯、二苯醚、二苯乙烷等用发烟硫酸磺化等工艺制得双烷基双磺酸盐双苯Gemini型含硫阴离子表面活性剂。

美国专利3951823介绍了一种由单烷烃/芳烃磺酸和烯烃磺酸经多步反应制得Gemini型表面活性剂的方法。

美国专利6043391公开了一种利用SO₃与烯烃磺化，用磺化所得磺酸直接与芳烃混合合成阴离子型Gemini表面活性剂的方法，使用强酸作为催化剂或加入水作为助催化剂在150℃反应4小时，反应过程存在水解、高温脱水等步骤，工艺复杂且能耗高、成本高。

Gemini表面活性剂针相比于传统单链表活性剂具有更低的临界胶束浓度和更强的降低表面张力的能力，但是其高昂的价格以及复杂的合成工艺限制了其在工业上的大规模推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有优良表/界面活性的烷基苯磺酸盐Gemini表面活性剂，其反应成熟简单、原料来源广泛、易于工业化生产。

本发明所述的为式(IA)所示的烷基苯磺酸盐Gemini表面活性剂，

其中R为烷基，烷苯基，苯烷基，总C链长为大于1，Y为C_nH_2n，n代表联接基团的碳原子数，n为大于1的正整数；采用如下步骤制备：

1)取代反应：将苯酚与二卤代烷烃在相转移催化剂的作用下发生取代醚化反应，生成双醚；

2)付氏烷基化：将双醚与烷基卤代物，在路易斯酸催化剂的作用下，生成双烷基苯醚；

3)磺化反应：将双烷基苯醚与氯磺酸发生反应；

4)成盐反应：加入碱MOH，生成目标产物。

所述相转移催化剂为四丁基溴化铵。

所述取代反应的反应条件为：苯酚与二卤代烷的摩尔比为1∶3，于65～70℃下反应6小时，所述二卤代烷为首尾二溴代烷烃，所述二溴代烷烃的C原子数大于2。

所述路易斯酸催化剂为三氯化铝、浓硫酸或氢氟酸，所述烷基卤代物为烷基溴代物。

所述付氏烷基化的反应条件为：双醚与烷基溴代物的摩尔比为1∶2，于80℃、0.3MPa下反应。

所述磺化反应的条件为：以二氯甲烷为溶剂，在0℃下，双烷基苯醚与氯磺酸发生磺化反应。

本发明所述的烷基苯磺酸盐Gemini表面活性剂，其通式如(I)所示：

其中R为烷基，烷芳基，芳烷基，其C原子总数为10-18，Y为C_nH_2n，n代表联接基团的碳原子数，n＝2-12的正整数，X为碱金属，磺酸盐位于氧原子的邻位。

所述R位于氧原子的对位，且R为C_mH_2m+1烷基，m代表碳原子数。

Y为(CH₂)_n，X＝Na，其具体结构如式(II)所示：

所述n＝3-6的正整数；m＝10-12的正整数，

所述n＝3或6，m＝10或12，具体结构如下：

双烷基苯醚，结构如式(III)所示：