[发明专利]一种基于短氟碳链的环保型阳离子氟表面活性剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阳离子氟表面活性剂及其制备方法，尤其涉及一种基于短氟碳链的环保型阳离子氟表面活性剂（其中包括两种液体离子）及其制备方法。 

背景技术

含氟表面活性剂以其独特的“三高”、“二憎”性能，即高表面活性、高耐热稳定性及高化学稳定性；含氟烃基即憎水又憎油，成为特种表面活性剂中的重要品种，是迄今为止所有表面活性剂中表面活性最高的一种。氟表面活性剂的另一优异性能是它与碳氢表面活性剂复配性能好，复配品具有更高的降低表面张力的能力。廉价的碳氢表面活性剂的加入降低了氟表面活性剂的使用成本。氟表面活性剂的这些特性使它在一些特殊的应用领域有着其它表面活性剂无法替代的作用，广泛应用于消防、纺织、皮革、造纸、选矿、农药、化工等各领域。实践证明，含有6-10个碳原子的碳氟烃基的氟表面活性剂表面活性最好。但由于全氟化合物带来的一系列环境问题，很多国家已经限制使用全氟碳数8以上的一些含氟化合物。解决这一问题的一个主要思路就是降低全氟链的碳原子数。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于短氟碳链的环保型阳离子氟表面活性剂（其中包括两种液体离子）及其制备方法。 

本发明所述含短氟碳链的阳离子氟表面活性剂，由胺、含短氟碳链的环氧丙烷与HCl或碘甲烷在缓和条件下反应制得，其特征在于：所述阳离子氟表面活性剂是胺盐型阳离子氟表面活性剂或季铵盐型阳离子氟表面活性剂，其结构式为： 

胺盐型阳离子氟表面活性剂结构式 

季铵盐型阳离子氟表面活性剂结构式 

其中：上述R为C_mH_2m+1的烷基，m = 1或4。 

进一步的，上述含短氟碳链的阳离子氟表面活性剂，当m=1时，所得胺盐型阳离子氟表面活性剂为3-全氟己基-2-羟基丙基二甲胺盐酸盐，标记为III-1；所得季铵盐型阳离子氟表面活性剂为3-全氟己基-2-羟基丙基三甲基碘化胺，标记为III-2；其结构式如下： 

III-1：3-全氟己基-2-羟基丙基二甲胺盐酸盐  

III-2：3-全氟己基-2-羟基丙基三甲基碘化胺。 

上述含短氟碳链的阳离子氟表面活性剂，当m=4时，所得胺盐型阳离子氟表面活性剂是3-全氟己基-2-羟基丙基二正丁胺盐酸盐，为离子液体，标记为II-1；所得季铵盐型阳离子氟表面活性剂是3-全氟己基-2-羟基丙基二正丁基甲基碘化胺，为离子液体，标记为II-2；其结构式如下： 

II-1：3-全氟己基-2-羟基丙基二正丁胺盐酸盐 

II-2：3-全氟己基-2-羟基丙基二正丁基甲基碘化胺。 

本发明所述含短氟碳链的阳离子氟表面活性剂的制备方法，步骤是： 

1) 将化合物I  3-全氟己基-1,2-环氧丙烷 与二正丁胺按1:1～5的摩尔比进行混合，乙醇作溶剂，于20～80 ℃下搅拌反应2～10 h，TLC跟踪反应，其中展开剂为V_石油醚:V_乙酸乙酯 = 5～1:1，反应结束后得液体混合物，柱层析提纯产物，其中淋洗剂为V_石油醚:V_乙酸乙酯 = 30～15:1，得产物II，为无色液体； 

2) 将化合物I  3-全氟己基-1,2-环氧丙烷与二甲胺（乙醇溶液）按1:5～20的摩尔比混合，乙醇作溶剂，于20～60 ℃下搅拌反应2～10 h，TLC跟踪反应其中展开剂为丙酮，反应结束后得黄色液体混合物，柱层析提纯产物，其中淋洗剂为V_石油醚:V_乙酸乙酯 = 8～1:1，得产物III，为淡黄色液体； 

3) 分别向化合物II或III的无水乙醇溶液中通入足量的HCl，于20～70 ℃下，搅拌反应3～10 h，分别得到3-全氟己基-2-羟基丙基二正丁胺盐酸盐（II-1）或3-全氟己基-2-羟基丙基二甲胺盐酸盐(III-1)； 

或4）分别取化合物II或III与碘甲烷按1:1～3的摩尔比混合，以丙酮为溶剂，氮气保护下，于20～70 ℃下搅拌反应4～40 h，TLC跟踪反应其中展开剂为丙酮，分别得3-全氟己基-2-羟基丙基二正丁基甲基碘化胺(II-2)或3-全氟己基-2-羟基丙基三甲基碘化胺(III-2)。 

上述含短氟碳链的阳离子氟表面活性剂的制备方法中：