[发明专利]一种季铵盐的制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种季铵盐的制备方法。

(二)背景技术

季铵盐型阳离子表面活性剂有许多优良性能，可用作纤维的抗静电剂、柔软剂、缓染剂、固色剂等，还可用作杀菌消毒剂和发用化妆品的护发剂等各种工业行业中。季铵盐型阳离子表活性剂的碱性较强，在碱性溶液中不产生游离胺，性质稳定。

从结构上看，季铵盐是铵盐上的4个氢原子被有机基团取代而形成的，通常由叔胺与烷基化试剂进行反应制得。所述的烷基化试剂有：氯甲烷、苄基氯等卤代烷、硫酸二甲酯等硫酸二烷酯；环氧乙烷等环氧化物；对甲苯磺酸甲酯等磺酸酯。传统的较常见的季铵盐合成方法主要采用醇特别是乙醇、异丙醇等极性介质作为反应助溶剂，利用有机胺如十八叔胺、十二叔胺等不对称胺与卤代物如氯甲烷、氯乙烯、氯化苄等在一定的温度下反应所得。其所存在的主要缺陷是：1)用乙醇、异丙醇等极性介质作为反应助溶剂成本高。2)用乙醇、异丙醇等极性介质作为反应助溶剂造成资源浪费。3)用乙醇、异丙醇等极性介质作为反应助溶剂，乙醇、异丙醇等挥发后造成环境污染。专利CN1174188A、CN1176961A、CN1337935A、CN1384095A、CN1337936A公开了一系列由(甲基)丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯与季铵化剂在水中反应得到不饱和季铵盐水溶液的方法，专利CN1296942A公开了一种由不饱和叔胺和卤代烃与水在塔式反应器中反应制备不饱和季铵盐的方法。上述公开文献仅涉及不饱和叔胺制备叔铵盐，而没有涉及由烷基叔胺在水中制备季铵盐，更没有对于烷基叔胺、烷基化试剂以及反应参数的进一步研究。

(三)发明内容

本发明目的在于提供一种成本低、环保节能的制备季铵盐的方法。

发明人经过创造性劳动，提供了一种对叔胺、烷基化试剂、温度、投料比、反应时间等参数优化的技术方案。

本发明所述的季铵盐的制备方法，包括如下步骤：

C₁₂～C₁₈烷基二甲基叔胺与烷基化试剂在水中于50～105℃反应即得所述产物；所述的烷基化试剂选自C₁～C₈的卤代烃。

所述的叔胺优选为C₁₆～C₁₈烷基二甲基叔胺，更优选为十八烷基二甲基叔胺。

所述的烷基化试剂优选为下列之一：氯甲烷、氯化苄、氯乙烯，最优选为氯甲烷。

所述的叔胺与烷基化试剂的当量比优选为1∶0.95～1.2，最优选为1∶1.05～1.1。

所述的水与叔胺的重量比一般为2～7∶1，优选为2.5～3.5∶1。

所述的反应温度为50～105℃，优选为70～90℃。

所述的反应时间优选为1.5～5h。

本发明制得的季铵盐水溶液可以直接用作乳化剂、浮选剂、抗静电剂、柔软剂、抗菌消毒剂、表面改性剂、分散偶联剂、洗涤和化妆品助剂等，其特点是降低了材料消耗和制造成本，并由于环境友好的特点，特别适用于上述应用领域中有较高环保要求，不含有机溶剂的使用场合，当然也可以脱水后以固体形态应用。

本发明所制得的季铵盐活性物含量与用传统方法所制得的季铵盐活性物含量相当，一般在10-50％。制得季铵盐水溶液中活性物含量的分析可采用下述方法：称取m克(约1克)的反应产物(季铵盐水溶液)，再加100ml水稀释，加3-5滴1％二氯萤光黄指示剂，用0.02mol/l的四苯硼酸钠标准溶液滴定到终点。记录滴定所用的标液体积为v，浓度为c。则其活性物含量的计算式为：x％＝c·v·0.3481/m·100％

C₁₂～C₁₈的烷基叔胺与卤代烃在水中反应制备相应季铵盐可以达到与在低碳醇中反应相同的效果，但是生产成本大为降低、减少了溶剂对环境的污染，具有相当高的工业实用价值。

(四)具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此

实施例1

将十八叔胺(十八烷基二甲基叔胺)29克、氯甲烷5.1克、水102克投入反应器，在75℃反应3小时即得季铵盐水溶液，其中活性物含量为24.8％，反应原料转化率99.48％。

对比例1

将反应介质改为乙醇，其它同实施例1，得到季铵盐水溶液，其中活性物含量为24.7％，反应原料转化率99.08％。

实施例2