[发明专利]以哌嗪作连接基团的壬基酚聚氧乙烯醚三聚表面活性剂

说明书

技术领域

本发明涉及以哌嗪作连接基团的非离子型壬基酚聚氧乙烯醚三聚表面活性剂及其制备方法，属于一种壬基酚聚氧乙烯醚非离子型表面活性剂及其制备方法。

背景技术

将三个相同或不同的表面活性剂单体分子，用连接基团通过化学键将其连接在一起成为三聚表面活性剂却少有文献报道。US 3919429提出用盐酸、硫酸、磷酸和草酸作催化剂，烷基酚与甲醛缩合反应，并依靠蒸馏脱水除酸得到烷基酚醛多聚中间体，随后再用环氧乙烷加成，可以制备出聚合度为1～9的多聚表面活性剂。CN 200510126038.4提出用氢氧化钾作催化剂，用固定比例物质量的壬基酚与甲醛缩合可以获得酚醛三聚体，分别再用NaHCO₃溶液和饱和食盐水洗涤至中性，随后与季铵盐化合物反应，制备出一种阳离子型三聚体表面活性剂。CN200810152433.3提出以固体酸为催化剂，烷基酚与多聚甲醛反应得到三聚表面活性剂中间体，再经环氧乙烷加成得到系列非离子型三聚表面活性剂。CN 200810152433.3提出以固体酸为催化剂，烷基酚与多聚甲醛反应得到三聚表面活性剂中间体，再经环氧乙烷加成得到系列非离子型三聚表面活性剂。

上述方法在制备多聚表面活性剂工艺中存在的主要缺点是：由于采用蒸馏脱水除酸，不仅酸无法脱除干净，影响后续产品的质量，而且含酸性的水蒸汽对设备有很强的腐蚀作用；用NaHCO₃溶液和饱和食盐水洗涤以氢氧化钾作催化剂所获得的酚醛三聚体产品，需要消耗大量的洗涤液，后续大量废水的处理会大大地增加产品生产成本，也容易导致环境污染；用固体酸催化需要反应温度很高，能耗较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以哌嗪为连接基团的壬基酚聚氧乙烯醚三聚表面活性剂的制备方法，该表面活性剂以工业品壬基酚为原料，制备方法简单，反应条件温和，目标产物分子结构准确，中间体结晶度高，产物容易提纯分离，且转化率高。

本发明的技术方案为：

一种以哌嗪作连接基团的壬基酚聚氧乙烯醚三聚表面活性剂，该物质结构式如下：

其中，加成摩尔数m为4，7，10，15，20或30。

上面所述哌嗪为连接基团的壬基酚聚氧乙烯醚三聚表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：

将中间体2，6-二{N-[N’-(2-羟基-5-壬基苯甲基)哌嗪基]甲基}-4-壬基苯酚和以该中间体计算质量百分比1％的氢氧化钾加入高压反应釜中，抽真空至0.09MPa～0.095MPa，通入氮气反复置换3次后，按照氧乙烯基团(-CH₂CH₂O-)的加成摩尔数m通入3m的环氧乙烷，保持搅拌下升温至120～180℃，保持压力为1MPa下反应2小时，停止反应，冷却后，即得到产物以哌嗪为连接基团的壬基酚聚氧乙烯醚三聚表面活性剂[Tri(NP)]。

上面所述的中间体2，6-二{N-[N’-(2-羟基-5-壬基苯甲基)哌嗪基]甲基}-4-壬基苯酚，其结构式为：

上面所述的中间体2，6-二{N-[N’-(2-羟基-5-壬基苯甲基)哌嗪基]甲基}-4-壬基苯酚的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照摩尔比为无水哌嗪∶多聚甲醛＝1∶2～5的配比，将无水哌嗪和多聚甲醛加入反应器中，再加入以哌嗪质量20倍的正丁醇，然后体系在40～80℃下反应1h～4h，得到中间体N，N’-二羟甲基哌嗪；

(2)将市售工业品壬基酚滴加到上步得到的中间体中继续反应，壬基酚的加入量为上步所加无水哌嗪摩尔数的1～5倍，加热并保持物料温度为60～110℃，反应3～10小时后，升温至110～120℃下反应4～10小时蒸出体系中的水，然后冷却至室温，析出淡黄色晶体，用乙醇重结晶三次，得到三聚表面活性剂中间体2，6-二{N-[N’-(2-羟基-5-壬基苯甲基)哌嗪基]甲基}-4-壬基苯酚。

本发明的有益效果为：

提出以市售工业品壬基酚，多聚甲醛，无水哌嗪为原料制备低聚表面活性剂中间体，最后通过环氧加成反应得到目标产物。本发明的合成方法路线清晰，合成产物结构准确，中间体结晶度高，产品易分离，有效地避免了其它副产物的生成，为精细化学品行业提供了一种新型二聚壬基酚聚氧乙烯醚型表面活性剂的制备方法。

附图说明

图1是实施例1所得的中间体2，6-二{N-[N’-(2-羟基-5-壬基苯甲基)哌嗪基]甲基}-4-壬基苯酚的核磁共振氢谱图(¹H NMR)谱图。