[发明专利]一种含氟磺酸盐型双子表面活性剂的制备方法

说明书

本发明公开一种含氟磺酸盐型双子表面活性剂的制备方法，以环氧丙醇、1,6‑己二胺以及六氟环氧丙烷二聚体为主要原料，通过开环反应再合成含氟中间体，与1,3‑丙磺酸内酯反应制得含氟磺酸盐型双子表面活性剂；最终制得的表面活性剂在纯水、氯化钠溶液、酸性溶液和碱性溶液中均具有较好的表面活性、化学稳定性和润湿性能，且随着浓度和时间的增加，润湿性能会越来越好，含氟季铵盐型双子表面活性剂的最小接触角可达到36.0°，同时，含氟磺酸盐型双子表面活性剂对环己烷、石油醚的乳化能力都较强。

技术领域

本发明涉及一种含氟磺酸盐型双子表面活性剂的制备方法，属于精细化工技术领域。

背景技术

随着有机氟和有机硅的发展，开发出了一类新型特种表面活性剂，及氟碳表面活性剂。传统的氟碳表面活性剂主要指全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)两类，但相关研究表明这些类化合物具有较高的毒性、环境持久性和生物累积性，对环境存在严重的污染，随后，美国及欧盟各国均制定了相关法律来限制其生产和使用，制成一种安全、绿色环保的氟碳表面活性剂迫在眉睫；研究发现，在短氟碳链中添加氧、硫、氮等杂原子可以很好的解决传统氟碳表面活性剂所带来的问题，可以加速氟表面活性剂的降解，降低其环境持久性和生物累积性。

氟碳表面活性剂是指疏水链上的氢原子被氟原子部分取代或者全部取代，和其他元素相比，氟的电负性大，原子半径小，可极化性较低。氟碳表面活性剂作为一种特种表面活性剂，具有“三高，两憎”的特性，即高表面活性、高热稳定性、高化学稳定性及憎水和憎油，是迄今为止在所有表面活性剂中表面活性最高的一种。一般碳氢表面活性剂水溶液的表面张力最低智能降至30～35mN/m，而氟碳表面活性剂水溶液的表面张力却能将降低至20mN/m，甚至达到15mN/m。Gemini氟表面活性剂是通过特殊的联接基团将两个疏水尾链联接起来，然后再接上两个亲水头基、用联接基团先将两个亲水头基连接起来，再接上长碳链的疏水尾或者用联接基团将两个两亲单体在亲水头基处通过特殊方式连接起来。因此，这种新型表面活性剂特殊的结构相比于传统表面活性剂能更好的降低表面张力，且临界胶束浓度更低，易于在界面吸附和在水溶液中形成胶束。

上世纪90年代，日本大阪大学的一个研究小组率先合成了双磺酸盐阴离子双子表面活性剂。与传统表面活性剂相比，这些新型表面活性剂不仅具有良好的水溶性，而且可以在极低的浓度下形成胶束，更有效地降低溶液的表面张力。磺酸盐表面活性剂是一类阴离子表面活性剂，其原料来源广泛，可取自动物、植物及矿物石油。磺酸盐表面活性剂分子中亲水基、亲油基依据所用原料不同而可调，因此可对其分子进行专门设计，以满足多种应用领域的特殊要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种含氟磺酸盐型双子表面活性剂的制备方法，以环氧丙醇、1,6-己二胺以及六氟环氧丙烷二聚体为主要原料，通过开环反应再合成含氟中间体，与1,3-丙磺酸内酯制得新型的含氟磺酸盐型双子表面活性剂。

本发明的技术方案如下：

本发明公开一种含氟磺酸盐型双子表面活性剂的制备方法，以环氧丙醇、1,6-己二胺以及六氟环氧丙烷二聚体为主要原料，通过开环反应再合成含氟中间体，与1,3-丙磺酸内酯反应制得含氟磺酸盐型双子表面活性剂；

所述含氟磺酸盐型双子表面活性剂的化学结构式如式(Ⅰ)所示：

进一步的，所述含氟磺酸盐型双子表面活性剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)在反应容器中加入1,6-己二胺和三氯甲烷，搅拌10～20min充分溶解后，逐渐滴加环氧丙醇，进行油浴加热，升温至61～65℃冷凝回流充分反应5～6h，用旋转蒸发仪常温蒸干溶剂，得到无色粘稠的中间体A；