[发明专利]一种含氟季铵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季铵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，与碘甲烷反应制得含氟季铵盐型双子表面活性剂；最终制得的表面活性剂该表面活性剂在纯水、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17.6°。

技术领域

本发明涉及一种含氟季铵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。

季铵盐类表面活性剂是表面活性剂中最重要的一类，在许多工业领域，特别在洗涤、印染、农药、医药、三次采油、杀菌消毒、污水处理等工业具有广泛的应用。

双子(Gemini)季铵盐表面活性剂是一类具有特殊分子结构的新型表面活性剂，传统的表面活性剂只有一个亲水基团和一个亲油基团，而双子表面活性剂具有至少两个以上亲水基团(离子头基或极性基团)和至少两个以上亲油基团，并在亲水基团或靠近亲水基团通过化学键连接而成。双子季铵盐表面活性剂的两个亲水基使其可以同时拥有较长的疏水链和很好的水溶性。双子季铵盐表面活性剂还具有较强的杀菌能力和较高的生物降解能力，且渗透性较强，所带的正电荷还可以很好的与细菌或污垢中的负电荷相结合，具有较广泛的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种含氟季铵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，与碘甲烷反应制得新型的含氟季铵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季铵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，与碘甲烷和1,3-丙磺酸内酯分别反应制得含氟季铵盐型双子表面活性剂；

所述含氟季铵盐型双子表面活性剂的化学结构式如式(Ⅰ)所示：

进一步的，所述含氟季铵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5～6 h，用旋转蒸发仪常温蒸干溶剂，得到无色粘稠的中间体A；