[发明专利]一种季铵盐阳离子表面活性剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面活性剂及其制备方法。

背景技术

季铵盐阳离子表面活性剂由于其合成简单及性能优良，一直是表面活性剂研究领域的热点，其在化妆品、杀菌、制药、石油化工等多个领域有着广泛的应用。其作为杀菌剂不但杀菌力强、起效迅速，而且对皮肤和组织刺激性低，对金属、橡胶制品无腐蚀作用。目前最常使用的季铵盐阳离子表面活性剂杀菌剂为N-苄基-N,N-二甲基-N-烷基氯化铵(又称1227)，已经有了半个多世纪的历史。长期的使用加之用量的不断增大，产生了三个方面的问题：(1)严重的抗药性；(2)杀菌特性的不平衡性；(3)二次污染性。由于使用量的增加和耐药性所造成的降解缓慢，使得环境中的浓度不断升高，而且即使在一般的三级污水处理系统中也很难以被降解。

由于阳离子表面活性剂对人畜毒性低，环境相容性好，因此，设计合成新型阳离子表面活性剂杀菌剂，备受研究者关注。作为新一代表面活性剂的双子表面活性剂，由于其优异的表面活性、杀菌性能，近年来备受关注。但是这类表面活性剂较传统表面活性剂合成工艺复杂，分离提纯困难，给应用带来了一定困难。

近年来研究者发现，在传统表面活性剂分子结构中引入羟烷基基团，使其具有较高的表面活性和更低的临界胶束浓度。

2011年，Li等人合成了一系列含-CH₂CH₂OH基团的十二烷基二甲基羟乙基氯化铵、二癸基二甲基羟乙基铵氯化物、二辛基二甲基羟乙基铵氯化物，羟乙基的引入使其具有较低地CMC和更好地表面活性(J.SurfactDeterg,2011,4:529-533)。

2012年，Jordan等人设计合成了一系列含羟甲基的表面活性剂，并通过电导率法研究了其临界胶束浓度。由于羟甲基团的引入使吡啶季铵盐的临界胶束浓度都有所降低(JSurfactDeterg,2012,15:587-592)。

R=C₈H₁₇,C₁₀H₂₁,C₁₂H₂₅,C₁₄H₂₉,C₁₆H₃₃

贾丽华等利用壬基酚、环氧氯丙烷和三乙胺为原料设计合成了(2-羟基-3-壬苯基丙基)三乙基氯化铵，发现该化合物的临界胶束浓度低于十二烷基三甲基溴化铵的临界胶束浓度、有较好的发泡、稳泡和絮凝能力(齐齐哈尔大学学报,2001,17(1):15-18)。

魏西莲等合成2-羟丙基烷基氧基三甲基溴化铵表面活性剂，研究了其表面活性，及其与其他物质的复配性能，发现可以形成蠕虫状胶束（SoftMatter,2013,9,8454；J.Mater.Chem.,2011,21,6875–6882）。

含羟乙基的咪唑啉表面活性剂、脱氢纵酸、葡萄糖酰胺表面活性剂的合成及性质研究近年来也有报道。但是关于N-(邻羟甲基苄基)-N,N-二甲基-N-烷基卤化铵类季铵盐阳离子表面活性剂至今没有报道。

总的来看，现有的含羟烷基基团的季铵盐阳离子表面活性剂品种较少，研究的内容主要是关于其表面活性方面的内容，关于含羟烷基基团的季铵盐阳离子表面活性剂杀菌性能方面的研究不多见，因此，需要不断设计合成新型结构的含羟烷基基团的季铵盐阳离子表面活性剂，而且在研究表面活性的同时，还需要研究其在杀菌等其他方面的应用性能。

发明内容

本发明是要解决的第一个技术问题是提供一种N-(邻羟甲基苄基)-N,N-二甲基-N-烷基卤化铵的季铵盐阳离子表面活性剂，该表面活性剂表面活性高，杀菌性能强。本发明要解决的另一个技术问题提供了一种N-(邻羟甲基苄基)-N,N-二甲基-N-烷基卤化铵季铵盐的制备方法，该方法合成工艺简单，分离方便。

本发明一种季铵盐阳离子表面活性剂化学名称为N-(邻羟甲基苄基)-N,N-二甲基-N-烷基卤化铵，结构式为：

其中R=C_nH_2n+1,n=8～22,X为Cl、Br或I。

上述季铵盐阳离子表面活性剂的制备方法，具体是按以下步骤进行：