[发明专利]茶皂素丁二酸酯表面活性剂的制备方法及产品

说明书

技术领域

本发明涉及表面活性剂制备技术领域，具体是涉及一种茶皂素丁二酸酯表面活性剂的制备方法及产品。

背景技术

表面活性剂具有分散、渗透、增溶、起泡等性能，广泛应用于食品、医药、农药、日化、选矿、油田等领域，其种类和消耗量日益增加。但是长期以来人们一直使用人工合成的表面活性剂，对人体健康和环境存在较大的威胁。无毒、易降解的表面活性剂越来越受到人们重视。羧酸盐表面活性剂可通过天然原料合成，易生物降解，一直受到人们青睐。但普通羧酸盐阴离子表面活性剂存在酸性条件下不稳定甚至失去表面活性等缺陷。

茶皂素又名茶皂苷，是一类齐墩果烷型五环三萜类皂苷化合物，由皂苷元、糖体和有机酸三部分组成，广泛存在于山茶科植物的根、茎、叶、花、果中。茶皂素是一种性能良好的天然表面活性剂，它可广泛应用于轻工、化工、农药、饲料、养殖、纺织、采油、采矿、建材与高速公路建设等领域，用于制造乳化剂、洗洁剂、农药助剂、饲料添加剂、蟹虾养殖保护剂、纺织助剂、油田泡沫剂、采矿浮选剂以及加气混凝土稳泡剂与混凝土外加剂-防冻剂等。我国的油茶籽产量居世界首位，提取茶油后的副产物油茶籽粕中，茶皂素的含量可达10％左右，充分推进茶皂素的深度加工，对综合利用油茶资源，具有十分重要的社会效益和经济价值。

茶皂素是性能良好的天然非离子表面活性剂，它具有降低水的表面张力、乳化、分散、润湿等性能，所形成的乳液粒子小，分布均匀，稳定性好；另外，茶皂素具有较强的起泡能力，稳泡性能好。茶皂素分子中有大量的羟基等可修饰基团，可通过化学改性扩大其应用范围，克服茶皂素使用过程中的不足。目前对茶皂素化学改性的研究也越来越多。例如，申请公布号为CN102030806A的专利文献中公开了一种茶皂苷高级脂肪酸酯的制备方法，在催化剂存在的情况下，将茶皂苷与高级脂肪醇混合、反应，分离催化剂后获得茶皂苷高级脂肪酯。由上述方法制备得到的茶皂苷高级脂肪酯，采用的原料无毒，易降解；制备工艺简单，反应条件易控制，可用于工业化生产；更重要的是，其作为表面活性剂，在高温和油中的发泡力和稳泡性能更强；克服了现有茶皂苷在高温和多油环境中起泡力和稳泡性能差的缺陷。申请公布号为CN102030803A的专利文献中公开了一种茶皂苷衍生物的制备方法，由以下步骤制备而成：(1)取三苯基氯甲烷与茶皂苷反应；然后，加入溴苄与茶皂苷反应；(2)取三溴化磷与糖反应；再与溴苄反应；(3)取步骤(1)制备得到的茶皂苷和步骤(2)制备得到的糖混合，再加入三苯甲基脱保护剂，反应；然后，在催化剂存在的情况下，加入苄基脱保护剂，反应，得到茶皂苷衍生物。上述制备方法制备工艺简单、反应条件易于控制，可用于工业化生产；所制得的茶皂苷衍生物作为表面活性剂，在高盐和高温环境中发泡力和稳泡性能更强。

然而上述两种针对茶皂素的改性方法，工艺较为复杂，制备成本较高，且制备得到的改性表面活性剂无法满足目前对表面活性剂的多种需求。因此，开发一种多功能、环境友好的表面活性剂，具有重要的意义。

发明内容

本发明提供了一种茶皂素丁二酸酯表面活性剂的制备方法，该方法制备工艺简单，环境友好，由该方法制备得到的茶皂素丁二酸酯表面活性剂兼具非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的特性，且反应条件易于控制，可用于工业化生产。

一种茶皂素丁二酸酯表面活性剂的制备方法，包括：将催化剂、茶皂素以及丁二酸酐加入到有机溶剂中，进行酯化反应，反应完成后，后处理得到茶皂素丁二酸酯表面活性剂。

为实现最终产物茶皂素丁二酸酯的分离，可选用多种后处理方法，例如可选用通过调节pH，对体系中的产物进行分离；为便于操作，作为一种优选的技术方案，所述的后处理方法包括：

(1)将大孔树脂加入到酯化反应完成后的反应体系中，利用大孔树脂吸附其中的茶皂素丁二酸酯，吸附完成后，过滤得到吸附有茶皂素丁二酸酯的大孔树脂；

(2)将吸附有茶皂素丁二酸酯的大孔树脂溶解到解析剂中，进行解析反应，过滤，去除解析液中的溶剂，得到茶皂素丁二酸酯表面活性剂。

步骤(1)中所述的催化剂可选用酯化反应常用的酸性催化剂或者碱性催化剂；常用的酸性催化剂可选用无机酸或有机酸，例如可选择稀盐酸、稀硫酸、醋酸等，常用的碱性催化剂可选用无机碱或者有机碱，例如无机碱可选用碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠、醇钠等，有机碱可选用三乙胺、吡啶或者二乙胺等。

步骤(1)中，所述的有机溶剂可选用多种对反应底物具有较好溶解性的溶剂，为便于反应的快速进行，优选的有机溶剂包括N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、丙酮等。