[发明专利]一种季铵盐氟表面活性剂的制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种季铵盐氟表面活性剂的制备方法。

(二)背景技术

一般表面活性剂的疏水基是碳氢烃基(分子中还可以含有O，N，S，Cl，Br，I等元素)，这种常用的表面活性剂称为碳氢表面活性剂或普通表面活性剂。如果在分子中除了上面这些元素外，还含有F，Si，B等元素，则称为特种表面活性剂。特种表面活性剂具有普通表面活性剂所不具备的很多特殊性能。作为特种表面活性剂，含氟表面活性剂的应用研究异军突起，逐渐成为表面活性剂行业研究的焦点[有机氟工业，2004，2：14-18.]。

氟表面活性剂具有高表面活性、高耐热稳定性、高化学稳定性和憎水憎油等特殊性能日益受到人们的关注，主要应用于技术要求较高的特种场合或一般普通表面活性剂难以胜任、应用效果较差的领域。阳离子氟碳表面活性剂是氟表面活性剂的重要品种之一，主要分为胺盐型和季铵盐型两大类[氟表面活性剂[M].北京，中国轻工业出版社，1998：7]，并以季铵盐型用途最广。季铵盐型阳离子含氟表面活性剂不受pH影响，在酸、碱介质中均可使用。从结构上看，阳离子表面活性剂中的亲水基团既可以是季铵阳离子[精细化工，2005，22(增刊)：53-55]，也可以是胺基阳离子[染料与染色，2006，43(1)：31-33.]。憎水基部分除含氟烃基结构外，往往还含有烃基、酰胺基等基团，且含氟烃基大部分是有6～10个碳原子的直链烃基结构[有机氟工业.2000，(1)：18]。

以六氟丙烯齐聚体为原料可以合成带有支链的氟表面活性剂，具有合成简单、成本低、性价比高的特点。刘在美等人以全氟壬烯和N，N-二甲基丙二胺为原料，制备了叔胺中间体，然后季胺化得到阳离子氟表面活性剂[染料与染色，2006，43(1)：3 1-33.]；毛绍裘等人合成了N-(2H，2H-全氟十一碳酰基胺丙基)-N，N，N-三甲基碘化胺[有机氟工业，1996，(1)：1-5]，具有十分突出的集油性能，可以用作海洋油污收集剂。但目前尚无文献涉及含有苯磺酰基的阳离子氟表面活性剂。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种全氟壬烯氧基苯磺酰基季铵盐氟表面活性剂制备方法。

本发明采用的技术方案是：

一种季铵盐氟表面活性剂的制备方法，所述方法包括：以对全氟壬烯氧基苯磺酰氯和N，N-二甲基丙二胺为原料，在有机溶剂1中、碱催化剂存在下，于-20～120℃下进行酰胺化反应，酰胺化反应结束后，反应液经分离，得到含N-[3-(二甲基氨基)丙基]-p-全氟壬烯氧基苯磺酰胺的固体产物溶于有机溶剂2中，加入碘甲烷，于0～100℃下进行季胺化反应，反应结束后过滤，得到N-[3-(p-全氟壬烯氧基苯磺酰胺基)丙基]-N，N，N-三甲基碘化铵(I)；

涉及反应式如下：

所述有机溶剂1为下列之一：乙腈、乙酸乙酯、二氯乙烷、氯苯、丁醇、环己酮、四氯化碳、N，N-二甲基甲酰胺、噻吩、二甲亚砜、吡啶、哌啶；

所述有机溶剂2为下列之一：乙腈、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、氯苯、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、吡啶；

所述碱催化剂为下列之一：氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、二甲胺、二乙胺、三甲胺、三乙胺、N-甲基哌啶、N，N-二甲苯胺、吡啶、哌啶。

采用吡啶作溶剂时，由于吡啶具有碱性，也可以不另加碱催化剂，即吡啶可充当溶剂和催化剂双重作用。

所用原料用量为化学计量，以使对全氟壬烯氧基苯磺酰氯充分反应为宜，也可过量，本发明中，所述对全氟壬烯氧基苯磺酰氯、N，N-二甲基丙二胺、碱催化剂、碘甲烷物质的量之比为1∶1.0～2.0∶1.0～3.0∶1.0～2.0。

所述酰胺化反应结束后，分离步骤为：反应液加入适量水，静置分层，取有机相蒸馏去除溶剂，得到固体产物。

所述酰胺化反应温度40～80℃，反应时间2～10h(优选5～8h)。

所述季胺化反应温度50～70℃，反应时间1～10h(优选3～5h)。

具体的，所述方法如下：

(1)将对全氟壬烯氧基苯磺酰氯溶于有机溶剂1中，滴加以有机溶剂1溶解的N，N-二甲基丙二胺，搅拌，加入碱催化剂，40～80℃下进行酰胺化反应5～8h，反应结束后往反应液中加入适量水，静置分层，取有机相蒸馏去除溶剂，得到含N-[3-(二甲基氨基)丙基]-p-全氟壬烯氧基苯磺酰胺的固体产物；