[发明专利]季铵盐型三硅氧烷双子表面活性剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种季铵盐型三硅氧烷双子表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：(1)使七甲基三硅氧烷与N,N‑二甲基烯丙基在氯铂酸的异丙醇溶液作为催化剂的作用下进行硅氢加成反应，得到含硅烷基的叔胺；(2)使步骤(1)所得到的含硅烷基的叔胺与Br‑R‑Br在溶剂中进行季胺化反应，得到所述季铵盐型三硅氧烷双子表面活性剂；其中，或制备方法反应条件简单，易控制，所得的产物同时兼具季铵盐双子表面活性剂与硅氧烷表面活性剂两者的优点，具有良好的表面活性，在水溶液中可将水/空气界面的表面张力降低至20～24mN/m，远低于传统的烷烃链表面活性剂的表面张力。

技术领域

本发明涉及一种三硅氧烷型表面活性剂的制备方法，特别涉及一种季铵盐型三硅氧烷双子表面活性剂的制备方法以及由该方法所制备的季铵盐型三硅氧烷双子表面活性剂。

背景技术

三硅氧烷表面活性剂具有优异的超级分散性能。我们所熟知的碳氢表面活性剂的疏水链是直立于界面上的，其表面张力为30mN/m左右。三硅氧烷表面活性剂的硅原子处于四面体中心，以柔性的硅氧烷链起支撑作用地平躺于液面上，甲基则垂直于此平面上；Si-C键较长导致甲基上的氢紧密排列在界面上，就像撑开的伞，增加其疏水性，降低水的表面张力至20mN/m 左右，此性能明显优于烃类表面活性剂。另一方面，由于甲基上的旋转使得甲基上的氢原子占有较大空间，导致了相邻硅氧烷分子之间距离的增加，降低了硅氧烷分子间作用力，从而使硅氧烷在界面上易展开，赋予了此类表面活性剂优异的铺展性能，甚至普通表面活性剂不能应用的非水介质。三硅氧烷表面活性剂具有独特优异的性能，主要表现在其表面和界面性能、铺展润湿性、配伍性、乳化作用、生理惰性、消泡稳泡性、同时还具有独特的聚集形态。而且由于其Si-O键的键能显著高于普通表面活性剂中的C-O 键、C-C键的键能，三硅氧烷表面活性剂还具有突出的耐热性和良好的耐气候性。

三硅氧烷表面活性剂具有高表面和界面活性，超级铺展性能等优异的性能，这些都是传统表面活性剂不具备的性质，甚至是其它含硅或含氟表面活性剂难以媲美的。其市场潜力巨大已趋于成熟，是一种高附加值的精细化工产品，有着非常广阔的应用前景。七甲基三硅氧烷表面活性剂是一种支链化的高效表面活性剂，呈现“伞型”结构，以密集的甲基排列在界面上，可有效降低表面张力。

目前大部分的研究都是集中在聚醚改性的非离子型三硅氧烷表面活性剂的研究上，对其他类型的三硅氧烷表面活性剂的研究则很少，对阳离子三硅氧烷的合成、性能及应用的研究更是鲜有报道，这将会造成三硅氧烷表面活性剂的产品架构单一，难以真正做到打开市场。因此阳离子三硅氧烷表面活性剂的开发和研究具有一定的重要性，它将能填补市场上非离子三硅氧烷表面活性剂应用上的空缺。

专利US3389160中用了以下路线来合成七甲基三硅氧烷阳离子表面活性剂：

Snows等人则利用卤烃基硅烷与仲胺反应，得到有机硅叔胺。在通过季铵化反应得到阳离子型三硅氧烷表面活性剂。其合成路线如下所示：

由已有报道中可知，阳离子三硅氧烷表面活性剂的合成一般存在步骤复杂，需要的实验条件苛刻，反应时间长，转化率低，副产物多等缺点，限制了其进一步的研究和工业化生产。寻求一种更快速、简便、经济、易行，有利于工业化生产的合成阳离子三硅氧烷表面活性剂的方法至关重要。

双子表面活性剂是一类新型的表面活性剂类型，由连接基团通过化学键将两个或多个单体表面活性剂连接在一起，与对应的传统表面活性剂相比，双子表面活性剂具有能高效降低水的表面张力、更低的临界胶束浓度 (CMC)、特殊的流变学性质等独特性能，因此在洗涤、杀菌、乳化、分散、防腐以及化妆品、印染、三次采油、基因治疗、有序介孔材料的合成等领域具有较大潜力。

发明内容