[发明专利]pH敏感型单链表面活性剂及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及四类pH敏感型单链表面活性剂及其合成方法，属于精细化工领域。

背景技术

表面活性剂是加入很少量即能大大降低溶剂的表面张力的一大类有机化合物。按照传统的分类方法，表面活性剂可分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型四大类。

近年来，各种具有敏感性能的表面活性剂受到广泛的关注，如：pH敏感、温度敏感和盐敏感等。本发明的四类单链表面活性剂分子结构中都含有一个可质子化的仲胺基团，从而赋予了表面活性剂的pH刺激响应性。故可以通过调节表面活性剂溶液体系的pH，获得阳离子型、非离子型以及混合型表面活性剂，进而获得丰富的表面性质和聚集体行为，其潜在应用非常广泛。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种pH敏感型的单链表面活性剂及其合成方法。

为解决上述问题，本发明的pH敏感型单链表面活性剂，其具有以下化学结构式：

其中，R为C_nH_2n+1，n为8～18的整数，Y为

或

上述表面活性剂结构中具有一条疏水尾联和亲水头基，是典型的单链表面活性剂。其中，仲胺中的氮原子在酸性条件下容易季铵化，具有典型的pH刺激响应性。

上述pH敏感型单子表面活性剂的合成方法，包括以下步骤：

（1）将2-吡咯烷酮、琥珀酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺或苯并吡咯烷酮与二溴乙烷加入极性溶剂中，在外加碱存在下，于0～150℃反应5～48小时，分离纯化得到氮溴乙基杂环化合物；

（2）将溴乙基杂环化合物与烷基胺RNH₂以1：1～1：6的摩尔比，加入有机溶剂中，在外加碱的存在下，以碘化钾为催化剂，于60～150℃反应1～7天，反应完毕分离纯化得到含杂环类亲水头基的单链表面活性剂。

步骤（1）和（2）中，所述的外加碱为碳酸钾、碳酸氢钠、乙醇钠、氢氧化钠、氢化钠中的一种或几种。

步骤（1）中的极性溶剂为乙腈、乙醇、氯仿、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜或它们的混合物。

步骤（2）中，所述的有机溶剂为乙醇、乙腈、氯仿、N,N-二甲基甲酰胺或二甲亚砜。

更具体地，

当Y为2-吡咯烷酮时，上述方法的反应路线为：

当Y为琥珀酰亚胺时，上述方法的反应路线为：

当Y为邻苯二甲酰亚胺时，上述方法的反应路线为：

当Y为苯并吡咯烷酮时，上述方法的反应路线为：

本发明具有以下有益效果：

1、本发明所合成的含杂环类亲水头基的单链表面活性剂，具有良好的pH敏感性(见附图1)。

2、本发明制备的单链表面活性剂，与传统单链表面活性剂相比，具有更低的cmc和γ_cmc(见附图2)。

3、本发明制备的单链表面活性剂水溶液具有一定的粘弹性(见附图3)。

附图说明

图1实施例1制备的表面活性剂C₈NP(10mmol/L)在不同pH条件下的离子分布曲线。

图2实施例1制备的表面活性剂在不同pH时的表面张力-浓度曲线及其与传统单链表面活性剂十八烷基三甲基溴化铵(OTAB,M.Swanson-Vethamuthu,E.Feitosa,W.Brown,Langmuir1998,14,1590-1596)的比较，表面张力采用表面张力仪(K100,Kruss)测定。

图3实施例1制备的表面活性剂C₁₆NP溶液(40mmol/L)的粘度曲线，剪切粘度采用流变仪(RS600,TA Instruments)测定。

具体实施方式

本发明含杂环类亲水头基、pH敏感型单链表面活性剂选自下列几类化合物：

（1）氮乙基吡咯烷酮烷基胺表面活性剂，（简称C_nNP）

（2）氮乙基琥珀酰亚胺烷基胺表面活性剂,（简称C_nNPO）；

（3）头基含邻苯二甲酰亚胺的单烷基胺表面活性剂,（简称C_nNPh）；

（4）头基含苯并吡咯烷酮的单烷基胺表面活性剂,（简称C_nNI）。

上述含杂环类亲水头基，pH敏感型单链表面活性剂的合成方法，包括以下步骤：