[发明专利]一种含多季铵头基阳离子低聚表面活性剂及其制备方法

说明书

本发明属于表面活性剂技术领域，公开了一种含多季铵头基阳离子低聚表面活性剂及其制备方法。本发明中向酸化后的C₁～C₁₈烷基叔胺中滴加季铵化试剂进行季铵化反应得到中间产物；再向反应液中滴加定量的烷基二胺类化合物进行第二步季铵化反应，所得产物为一种含多季铵头基阳离子低聚表面活性剂。所述含多季铵头基阳离子低聚表面活性剂含有四个季铵头基和两个羟基，具有优异的表面和界面活性，合成工艺温和，不产生有毒有害的副产物。

技术领域

本发明涉及表面活性剂技术领域，尤其涉及一种含多季铵头基阳离子低聚表面活性剂及其制备方法。

背景技术

季铵盐型表面活性剂是一类阳离子表面活性剂，近年来经历了较大发展，已经广泛应用于工业和日用品中。随着表面活性剂工业的不断发展、生产生活需求不断更迭，季铵盐型表面活性剂不断开发出新的用途，在轻工、消毒杀菌、纺织助剂、石油化工、卫生用品添加剂等诸多行业领域发挥了重要的作用。

目前对低聚季铵盐研究较多是含两个季铵头基的双子季铵盐和含三个季铵头基的低聚季铵盐表面活性剂；低聚季铵盐是通过连接基团将几个单体季铵盐在亲水头基或靠近亲水头基的地方连接起来的一类新型表面活性剂。这种连接作用削弱了离子头基间的静电斥力，增强了疏水链间的疏水结合力，使表面活性剂分子在表/界面处排列得更加紧密，因此相比于单链表面活性剂，具有临界胶束浓度低、降低表面张力能力强、复配协同效应优良等性能，常用于护理用品、催化化学反应、杀菌消毒、三次采油等领域。如文献“双子表面活性剂的合成及性能研究”(日用化学工业，2015，vol.48No.8)以二乙胺盐酸盐、N-十二烷基-N，N-二甲基叔胺、环氧氯丙烷和丙磺酸内酯等为主要原料，经过三步反应合成了一种含三个季铵头基的两性表面活性剂。测试结果表明，产物的CMC为8.2×10^-5mol·L^-1，γ_CMC为38.57mN·m^-1，具有优异的表面活性，且多个季铵头基的存在使产物的杀菌性显著提升。该方法所得物含有三个季铵盐结构，具有优良的结构特性，但三步反应的反应时间均大于48h，合成效率较低。所得产物为淡黄色油状液体，提纯较难，改善合成方法和工艺条件是目前此类合成研究亟待解决的主要问题。

因此，亟需设计一种新的含多个季铵头基的阳离子低聚表面活性剂，既能够保证结构新颖，具有高电荷密度的亲水头基，又能够保证表面活性剂的合成方法简单，工艺条件温和，且制备过程中不产生有毒有害的副产物，满足经济环保的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含多季铵头基阳离子低聚表面活性剂，解决现有含多个季铵头基的阳离子表面活性剂存在的合成工艺复杂、时间长、产物提纯难等技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种含多季铵头基阳离子低聚表面活性剂，具有以下结构通式：

其中，R为C₁～C₁₈的烷基；n为2～10之间的正整数；X为Cl、Br或I中的一种。

本发明还提供了一种含多季铵头基阳离子低聚表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、C₁～C₁₈烷基叔胺(2)、季铵化试剂(3)、酸、溶剂混合，反应得到中间体化合物(4)；

S2、向中间体化合物(4)中加入烷基二胺类化合物(5)，反应得到含多季铵头基阳离子低聚表面活性剂(1)。

优选的，在上述一种含多季铵头基阳离子低聚表面活性剂的制备方法中，S1中所述溶剂为低碳醇溶剂；所述酸为一元无机酸。