[发明专利]基于动态共价键的响应性表面活性剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于动态共价键的响应性表面活性剂及其制备方法。所述表面活性剂通过将3‑氨基‑1‑丙磺酸钠与4‑正癸氧基苯甲醛按照(0.5：1)～(1：0.5)的摩尔比混合溶于溶剂中，搅拌反应5～15min，然后去除溶剂，干燥后制备得到。所述表面活性剂在pH刺激下具有表面活性的可逆开关性，在碱性条件下，所述表面活性剂具有表面活性，在酸性条件下不具有表面活性，通过改变环境和体系的pH值能够实现表面活性的开关控制。本发明方法制备简单、成本低廉、绿色环保，解决传统响应性表面活性剂结构复杂、制备繁琐、成本高等问题。

技术领域

本发明属于一种新型的表面活性剂，具体涉及的是一种基于动态共价键的pH响应性表面活性剂。

背景技术

乳液广泛应用于多种商业产品和工业工艺中。对于一些如食品储存和沥青乳化需要长期乳化的应用，保持乳液稳定性是十分重要的。但在如采油、重油运输和乳液聚合这一类的应用中，并不需要长期乳化，只需要暂时的乳液稳定性，随后即对体系实施破乳。通常情况下，是通过化学方法，如加入破乳剂等，或物理方法，如机械破乳等，对体系进行破乳。但是上述方法通常属于能量密集性的手段，或会导致较大的环境污染。因此，为了避免较大的能耗和污染，需要一类具有响应性(在外部刺激下开启和关闭的性能)的乳液，故具有响应性的表面活性剂也就随之备受关注。

响应性表面活性剂可在外部刺激下活性和非活性之间发生可逆的相互转换，外部刺激因子包括pH值变化、CO₂的通入、光刺激等。但传统的响应性表面活性剂存在较多的缺点，如表面活性剂结构复杂、合成过程繁琐时间长、成本高等。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于动态共价键的响应性表面活性剂及其制备方法，获得一种制备简单、成本低廉、绿色环保，且具有pH响应性的表面活性剂，解决传统响应性表面活性剂结构复杂、制备繁琐、成本高等问题。

本发明提供的基于动态共价键的响应性表面活性剂，其结构式如下：

所述表面活性剂在pH刺激下具有表面活性的可逆开关性(pH响应性)。

上述可逆开关性是指，在碱性条件下，所述表面活性剂具有表面活性，在酸性条件下不具有表面活性，通过改变环境或表面活性剂体系的pH值能够实现表面活性的开、关控制。

本发明提供的上述基于动态共价键的响应性表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：

将3-氨基-1-丙磺酸钠与4-正癸氧基苯甲醛按照(0.5：1)～(1：0.5)的摩尔比混合溶于溶剂中，搅拌反应5～15min，然后去除溶剂，干燥，即得响应性表面活性剂。

上述方法中，进一步地，所述溶剂为甲醇、乙醇中的至少一种。

上述方法中，进一步地，所述干燥是在50℃的真空干燥箱干燥24h。

上述方法中，进一步地，采用磁力搅拌在500rpm的转速下搅拌反应。

上述响应性表面活性剂的制备和pH响应过程如下：

原料溶于水后本身呈弱碱性，可发生席夫碱反应，3-氨基-1-丙磺酸钠上的氨基(NH₂)与4-正癸氧基苯甲醛上的醛基(CHO)通过发生缩合反应生成动态亚胺键。得到的响应性表面活性剂通过亚胺键作为动态共价键连接3-氨基-1-丙磺酸钠和4-正癸氧基苯甲醛，3-氨基-1-丙磺酸钠为亲水端，而4-正癸氧基苯甲醛为疏水端，使表面活性剂具有两亲性，从而使表面活性剂具有活性；在酸性条件下，亚胺键不稳定分解为伯胺和醛基，动态共价键断裂，表面活性剂失去乳化能力。利用pH值的变化(利用氢氧化钠和盐酸调节pH，控制动态共价键生成和断裂)，即可控制动态共价键亚胺键断裂或形成，从而达到了关闭或打开表面活性剂活性的目的。