[发明专利]一种羟磺基甜菜碱两性表面活性剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种羟磺基甜菜碱两性表面活性剂，具体为一种含聚氧乙烯聚氧丙烯链段的羟磺基甜菜碱两性表面活性剂的制备方法，属表面活性剂制备技术领域。

背景技术

羟磺基甜菜碱两性表面活性剂是一个较新品种，经性能测试表明，其不但具有传统甜菜碱两性表面活性剂的所有优点，还具有耐高浓度酸、碱、盐，良好的乳化性、分散性和抗静电性，以及具有杀菌和抑霉性、粘弹性等，是一类性能优异的表面活性剂。作为新型的两性表面活性剂，羟基磺基甜菜碱已被广泛应用于日用化工、油田驱油、压裂、酸化等多个领域，通过开发和推广应用，在农药、皮革、纺织、乳胶及制备助剂等方面也将得到广泛应用。

现有羟磺基甜菜碱两性表面活性剂品种主要是通过以脂肪叔胺、环氧氯丙烷和亚硫酸氢钠为主要原料，一是通过环氧氯丙烷和亚硫酸氢钠反应生成3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠，然后再与脂肪叔胺季铵化反应而得到，二是通过脂肪叔胺和环氧氯丙烷反应生成阳离子中间体，然后再与亚硫酸氢钠反应而制得。对于该系列结构相似但碳链长度不同的羟磺基甜菜碱产品而言，随着碳链增长，产品的表面张力下降，表面活性提高，性能亦有所提高。但随着碳链增长产品水溶性迅速下降即临界溶解温度随碳数增加迅速提高，水溶性变差。为使产物保持有良好的表面活性和水溶性，不能依靠缩短碳链来解决，往往只能是在产物分子中加入亲水基团来改变产物的亲水性并保持产物的其它性能有所提高或不致下降很多为前提。目前对于在羟磺基甜菜碱两性表面活性剂结构中引入聚氧乙烯链的方法有少量报道，但是在羟磺基甜菜碱两性表面活性剂结构中同时引入聚氧乙烯和聚氧丙烯合成含聚氧乙烯聚氧丙烯链段的羟磺基甜菜碱两性表面活性剂的方法鲜有报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原料易得、工艺切实可行、环保无污染、生产成本低和应用性能优良的含聚氧乙烯聚氧丙烯链段的羟磺基甜菜碱两性表面活性剂的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种羟磺基甜菜碱两性表面活性剂，具有如下化学结构式：

一种羟磺基甜菜碱两性表面活性剂的制备方法，其特征在于：以固体碱催化剂，以脂肪胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚和3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠为原料，在40～105℃的条件下，反应2～20h，反应结束后过滤除去固体碱催化剂，经甲醇洗涤2～3次得到羟磺基甜菜碱两性表面活性剂，其中脂肪胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚与3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠的物质的量之比为1∶1.05～1.5，固体碱的加入量为3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠与脂肪胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚总重量的1～50‰。

所述固体碱催化剂为201×7强碱性季胺Ⅰ型阴离子交换树脂，201×2强碱性季胺Ⅰ型阴离子交换树脂，201×4强碱性季胺Ⅰ型阴离子交换树脂，201×8强碱性季胺Ⅰ型阴离子交换树脂，D201大孔强碱性季胺Ⅰ型阴离子交换树脂，D202大孔强碱性季胺Ⅱ型阴离子交换树脂，301弱碱性苯乙烯阴离子交换树脂，303×2弱碱性苯乙烯阴离子交换树脂，331型弱碱性环氧系阴离子交换树脂，D301大孔弱碱性苯乙烯阴离子交换树脂，D302大孔弱碱性苯乙烯阴离子交换树脂，4A型分子筛固体碱，X型分子筛固体碱，Y型分子筛固体碱，L型分子筛固体碱，MCM-41分子筛固体碱，SBA-15分子筛固体碱、Al₂O₃负载碱或活性炭负载碱中的一种。

所述脂肪胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚为脂肪胺聚氧乙烯聚氧丙烯无规聚醚或脂肪胺聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚。

所述反应过程中反应温度为70～90℃；反应时间为2～10h。

本发明具有以下突出优点和积极效果：

1、通过在羟磺基甜菜碱两性表面活性分子结构中引入聚氧乙烯聚氧丙烯基合成出了一种非离子/两性掺合型表面活性剂，25℃其临界胶束浓度(cmc)达到1.65×10^-3mol/L，γ_cmc＝27.6mN/m，克拉夫特点＜10℃，与传统羟磺基甜菜碱两性表面活性剂临界胶束浓度(cmc)2.8×10^-3mol/L左右，γ_cmc＞30.0mN/m，克拉夫特点＞80℃相比得以显著改善，显示出良好的综合表面活性性能。

2、本发明的羟磺基甜菜碱两性表面活性剂分子结构中含有聚氧乙烯、季铵盐基和磺酸基三种亲水性基团和长链烃基和聚氧丙烯两种疏水基团，可以通过调整聚氧乙烯基、聚氧丙烯基的数目和长链烃基的长度，轻松改变产物的亲水亲油平衡性，使产品的应用性能和应用领域得到拓展。