[发明专利]一种全氟聚醚双季铵盐及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种全氟聚醚双季铵盐及其制备方法和应用。所述的全氟聚醚双季铵盐的结构如式(II)所示，其中Rf为n为1、2、3或4，R为m为0、1、2或3，X为氟、氯、溴或碘。本发明的提供的全氟聚醚双季铵盐降低水表面张力能力强、扩散速率快，且其含有氧杂原子，作为表面活性剂使用时，易降解且无生物累积性，绿色环保。

技术领域

本发明涉及氟碳表面活性剂领域，特别涉及一种全氟聚醚双季铵盐及其制备方法和其在泡沫灭火剂领域的应用。

背景技术

氟表面活性剂具有“三高、两憎”的特殊性能，日益受到人们的关注，是目前所有表面活性剂中表面活性最高的一类，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，其中季铵盐型应用较广。季铵盐型阳离子氟表面活性剂由于不受pH影响，在酸、碱介质中均可使用，除了具有表面活性外，还具有与阴离子及非离子氟表面活性剂不同的特点，其中之一是其水溶液有很强的杀菌能力，常用作消毒剂或灭菌剂；季铵盐型阳离子氟表面活性剂的另一特点是容易吸附在固体表面(或固液界面)，工业上用作浮选剂、乳化剂、柔软剂、抗静电剂或分散剂。目前使用最多的是全氟链的表面活性剂，氟链短的溶解性好，但是其降低水表面张力能力弱；氟碳链长的降低水表面张力能力好，但是其溶解性差，扩散速率慢。因此，需要开发一种降低水表面张力能力强、扩散速率快的含氟表面活性剂。

发明内容

本发明制备得到的全氟聚醚双季铵盐，在水中溶解速率快，排列紧密，可以通过延长氟碳链来提高其降低水表面张力的能力，而且其在水泡沫溶液的扩散速率很快，应用于水成膜泡沫灭火剂时可以替代传统的表面活性剂，容易产生大量泡沫达到快速灭火的目的。

具体地：

一方面，本发明提供一种全氟聚醚双季铵盐，其具有如式(II)所示的结构：

其中：

Rf为其中，n为1、2、3或4；

R为其中，m为0、1、2或3；

X为氟、氯、溴或碘。

另一方面，本发明提供一种全氟聚醚双季铵盐的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将六氟环氧丙烷多聚体、1,3-二甲基-1,3,5-三嗪和缚酸剂与溶剂混合后，搅拌反应生成含氟中间体I；

步骤2：含氟中间体I与卤代烷烃RX在溶剂中反应生成目标化合物全氟聚醚双季铵盐II。

其中，本发明步骤1所述的六氟环氧丙烷多聚体的结构为：1,3-二甲基-1,3,5-三嗪的结构为：含氟中间体I的结构为：

进一步地，六氟环氧丙烷多聚体的结构与含氟中间体I的结构中所示的Rf为其中，n为1、2、3或4。

优选地，六氟环氧丙烷多聚体的结构与含氟中间体I的结构中所示的Rf为其中，n为2、3或4。

其中，本发明步骤1所述的缚酸剂为三乙胺、碳酸钾或吡啶中的一种或多种的组合。

进一步地，本发明步骤1中的过量的1,3-二甲基-1,3,5-三嗪在反应也可以作为缚酸剂。

其中，本发明步骤1所述的六氟环氧丙烷多聚体与1,3-二甲基-1,3,5-三嗪的摩尔比为1:1～1:1.3。

优选地，本发明步骤1所述的六氟环氧丙烷多聚体与1,3-二甲基-1,3,5-三嗪的摩尔比为1:1.2。

其中，本发明步骤1所述的溶剂为二氯甲烷、四氢呋喃、二甲亚砜或乙酸乙酯。

其中，本发明步骤1所述的搅拌反应温度为-10～20℃，反应时间为1～5h。