[发明专利]含氟咪唑表面活性剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了含氟咪唑表面活性剂及其制备方法。本发明的含氟咪唑表面活性剂能够具有良好的表面张力且能够通过安全高效的工艺制备而得。含氟咪唑表面活性剂具有如下结构式中的至少一种：式I或II中，R_f独立地为氟烷基或含羟基取代的氟烷基；R_c独立地选自碳原子个数为2‑30且末端为羧酸基团的羧酸链；X独立的选自Cl、Br、BF₄或PF₄中的一种。将氟碳丙烯酸酯类化合物与咪唑胺盐类化合物进行迈克尔加成反应后与酸酐反应，然后加碱中和得到所述表面活性剂。

技术领域

本发明涉及表面活性剂技术领域，具体涉及含氟咪唑表面活性剂及其制备方法与应用。

背景技术

表面活性剂，是一类灵活多样、用途广泛的精细化工产品，其具有亲水性和亲脂性两种基团，能够显著降低分散系的表面(界面)张力。特种表面活性剂是具有特定组成和结构的一大类表面活性剂，具有功能特殊、表面活性高、适用范围广等特点。含氟表面活性剂是特种表面活性剂中的一类，其与传统的表面活性剂相比具有低表面张力，优良的耐高低温特性及用量少、憎水、憎油和防污性能等显著优势，目前已经广泛应用于石油开采、农药、涂料、油墨、粘合剂等领域作为润湿剂、消泡剂、分散剂和乳化剂以及家庭用品领域。

关于含氟表面活性剂的制备方法，根据相关技术报道，通常采用的是通过三氯氧磷(POCl₃)与氟代烷基醇或氟代烷基硫醇反应得到一(氟代烷基)磷酸或双(氟代烷基)磷酸的混合物。使用无机碱(如氢氧化铵或氢氧化钠)或链烷醇胺(如二乙醇胺，DEA)进行中和以制备相应的含氟磷酸酯表面活性剂。然而，众所周知，三氯氧磷极易吸潮，吸潮时显著放热，若热量无法及时排除会引起火灾，危险性极高；三氯氧磷不仅毒性极大、易挥发，而且由于副反应所产生的氯化氢若得不到有效吸收与分离，会极大地腐蚀反应釜内壁和搅拌桨，导致生产工艺复杂、成本骤增、产品质量下降，目前，仅有大金、杜邦等氟化工巨头能采用类似方案进行规模化生产，使得含氟表面活性剂的生产门槛极大地提高，这显而易见不利于工业化生产。因此，开发一种制备工艺高效安全的含氟咪唑表面活性剂具有重要意义。

本背景技术中所陈述内容并不代表承认其属于已公开的现有技术。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种结构新颖的短氟碳表面活性剂，该表面活性剂具有良好的表面张力且能够通过安全高效的工艺制备而得。

本发明还提出上述表面活性剂的制备方法。

本发明还提出上述表面活性剂的用途。

根据本发明的一个方面，提出了含氟咪唑表面活性剂，所述含氟咪唑表面活性剂具有如下结构式中的至少一种：

式I或II中，R_f独立地为氟烷基或含羟基取代的氟烷基；R_c独立地选自碳原子个数为2-30且末端为羧酸基团的羧酸链；X独立的选自Cl、Br、BF₄或PF₄中的一种。

根据本发明的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：本发明结构的含氟表面活性剂含有多条氟碳疏水链和亲水链，具有更优异的降低水的表面张力的特性，且该类结构的含氟表面活性剂能够通过简易高效的工艺制备得到。

在本发明的一些实施方式中，所述氟烷基中的碳原子个数为2～18个；优选为2～15个；更优选为2～10个。本发明实施方式中的表面活性剂结构设计巧妙，能够较好地平衡亲油和亲水基团性能，该类化合物具有较好的表面性能，能够有效地降低溶液的表面张力。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述R_f的结构式为如下任一种：