[发明专利]一种氟碳起泡剂N-（2-羟基丙基）全氟辛酰胺的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非离子型氟碳表面活性剂的合成技术，尤其涉及一种氟碳起泡剂N-（2-羟基丙基）全氟辛酰胺的制备方法。

背景技术

氟碳表面活性剂由于其具有独特的高表面活性、高热稳定性、高化学稳定性和憎水憎油性（“三高两憎”特性），近年来备受关注，已经逐步成为氟精细化工领域的主力军。酰胺是羧酸类衍生物的一种，由于其环境适应性强、不易与带电基团发生聚沉，已经被泛应用于泡沫稳定剂、洗涤剂、抗静电剂等诸多领域。

酰胺型非离子氟碳表面活性剂的合成主要是采用脂肪酸法、以全氟烷基酸和二乙醇胺为主要原料，参见张旭东，薛承谨.泡沫酸酸压用新型发泡剂N，N-二羟乙基全氟烷基酰胺的合成研究.石油天然气学报，2010，32（5）：143-145.。此种合成过程主要分为两步，第一步以酯化反应为主，在160℃左右的温度下连续反应4h左右，合成反应的条件较苛刻。另外，采用二乙醇胺为主要原料合成的系列产物中含有亚硝胺类致癌物，对环境和健康不利，不适宜广泛的工业化应用。

CN1743062A(CN200510041066.6)公开了一种双子型氟碳表面活性剂，是以亲水性的单酯二氯丙烷为联接基团的新型亲水柔性间隔基的双子型氟碳表面活性剂，化学名为N，N，N’，N’－四甲基－N，N’－双[(全氟烷基磺酰胺基)－烷基]－2－单酯基－丙二铵。本表面活性剂通过全氟烷基磺酰氟与N，N－二甲基－1，2－乙二胺或N，N－二甲基－1，3－丙二胺反应得中间产物N－[(二甲氨基)－烷基]全氟烷基磺酰胺，然后与单酯二氯丙烷进行季铵化反应而得产品。本表面活性剂能极大降低溶液的表面张力，起泡力强，去污力优良且无异味，色泽佳，复配性能好，合成工艺简单。但该方法制的产品成本较高，不宜工业化推广应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种氟碳起泡剂N-（2-羟基丙基）全氟辛酰胺的制备方法，在较温和的反应条件下制成酰胺类氟碳起泡剂N-(2-羟基丙基)全氟辛酰胺。

本发明的技术方案如下：

一种氟碳起泡剂N-（2-羟基丙基）全氟辛酰胺的制备方法，包括步骤如下：

（1）将全氟辛酸与异丙醇胺按摩尔比1:1.0～2.0加入带有搅拌、冷凝、氮气入口及温度计的合成反应装置中，置于100℃~160℃油浴中；持续通入氮气并不断搅拌，向冷凝管中持续通入冷凝水；持续反应2~8小时；

（2）将油浴温度降至60℃~90℃，然后加入占总反应物总质量0.1~0.7wt%的NaOH，继续反应1～5小时，即得。

根据本发明优选的，全氟辛酸与异丙醇胺的摩尔比1:1.4～1.8，进一步优选全氟辛酸与异丙醇胺的摩尔比1:1.8。

根据本发明优选的，步骤（1）中的油浴温度为120-140℃。

根据本发明优选的，步骤（2）中的油浴温度降至70-80℃，再加入占总反应物总质量0.3~0.5wt%的NaOH，继续反应2~4小时，即得。

将本发明制得的N-（2-羟基丙基）全氟辛酰胺配制成质量分数为0.03%水溶液（起泡剂溶液），采用Warning-blender搅拌法测定泡沫的起泡沫体积为400~700mL，半衰期为280~640s，泡沫综合值为100000~420000mL·s。

Waring Blender搅拌法：是常用的测定起泡剂的气泡能力和形成泡沫的稳定性的方法。搅拌法采用高速搅拌器测定起泡剂性能。将定量起泡剂溶液倒入量筒中，一定的速度搅拌一定的时间，记录停止搅拌时泡沫体积V₀（mL）和泡沫析出一半液体时的时间（成为半衰期）t_0.5（s），用V₀表示气泡能力，用t_0.5表示泡沫稳定性。

本发明采用脂肪酸法，以异丙醇胺和全氟辛酸为原料，分两步合成目标产物N-（2-羟基丙基）全氟辛酰胺。具体来讲，第一步是全氟辛酸和异丙醇胺在较高温度（100℃～160℃）下进行酰胺化反应与酯化反应生成酰胺酯与副产物胺基酯；第二步的反应温度较低，基本控制在60℃～90℃的范围内，在碱性条件下，酰胺酯发生氨基分解反应转化为目标产物烷醇酰胺而胺基酯的转化却极低。反应式如下：

与现有技术相比，本发明的有益效果是：