[发明专利]一种有机酸根负离子季铵盐及合成方法

说明书

技术领域

本发明属于一种季铵盐及合成方法，具体涉及一种有机酸根负离子季铵盐及其合成方法。

背景技术

季铵盐作为阳离子表面活性剂中最重要的一种，已经被作为杀菌剂、抗静电剂、织物调理剂、矿物浮选剂、金属缓蚀剂、沥青乳化剂、相转移催化剂等广泛应用于日用化工、家庭洗涤、纺织印染、金属表面清理、石油加工、医药卫生等行业。对于季铵盐的合成方法，主要是以叔胺为原料与季铵化试剂反应。目前，季铵化试剂主要有氯甲烷、氯化苄、硫酸二甲酯等，均为有毒化学品，对人体、环境以及设备造成极大的危害。并且，对于以上季铵盐的制备方法中，一般只能直接合成出含有Cl^-、Br^-、I^-或CH₃SO₄^-等负离子的季铵盐。如若合成特定的负离子季铵盐，则较为困难，对技术要求较严格，制备的成本较高。

专利号为CN201110307646.0的一种双烷基二甲基季铵盐及制备方法，公开了以碳酸二甲酯作为季铵化试剂合成双烷基二甲基碳酸甲铵中间体，并以此为原料合成具有无机酸根或有机酸根负离子的双烷基二甲基季铵盐，该工艺较复杂，季铵化试剂碳酸二甲酯的用量较多，且反应后产物中含有甲醇，对人体与环境均有害。季铵盐中，十二烷基三甲基氯化铵与双烷基二甲基氯化铵为使用最为广泛的杀菌剂，由于长时间使用一种杀菌剂，细菌会产生相应的抗药性。专利号为CN200710139557.3的一种双烷基甲基羟乙基季铵盐及其合成方法，公开了利用双烷基甲基叔胺与盐酸和环氧乙烷反应合成了一种双烷基甲基羟乙基季铵盐，此季铵盐具有良好的杀菌性能，但其负离子局限为Cl^-，并且由于Cl^-的存在会对反应设备造成一定的腐蚀作用。对于利用脂肪叔胺与有机酸和环氧乙烷反应来合成亲水基上含有羟乙基基团的有机酸根负离子季铵盐及其制备方法尚未报道。

发明内容

本发明目的是提供一种工艺简单,无污染，对设备无腐蚀的有机酸根负离子季铵盐及合成方法.

本发明是利用脂肪叔胺先与有机酸反应，再与环氧乙烷反应制备亲水基上含有羟乙基基团的有机酸根负离子季铵盐。

本发明提供的有机酸根负离子季铵盐化学结构式如下：

式中：R₁为C₈-C₂₂的饱和或不饱和的直链烷基、饱和或不饱和的支链烷基；R₂为CH₃或与R₁；A^-为甲酸根、乙酸根、柠檬酸根、草酸根、苯甲酸根、乳酸根或酒石酸根等。

本发明的合成方法如下：

以低碳醇和水作溶剂，在低碳醇和水溶剂中加入脂肪叔胺，在搅拌条件下，再滴加有机酸，滴加时间为10－30min，滴加完毕后，继续搅拌反应10－30min；然后将所得的产品投入高压反应釜中，用氮气置换反应釜内空气，在搅拌条件下升温至45－85℃，然后通入环氧乙烷进行反应，反应期间压力在0.05－0.30MPa，反应2－4h，即得到有机酸根负离子季铵盐；

其中各组分的用量为：脂肪叔胺与有机酸的摩尔比为1.0：1.0－1.2；低碳醇与水的质量比为1.0：0－1.0；脂肪叔胺与环氧乙烷的摩尔比为1.0：1.0－1.3；脂肪叔胺与溶剂（低碳醇和水）的质量比为1.0：0.6－1.2。

所述的脂肪叔胺的化学结构式为：

式中：R₁为C₈-C₂₂的饱和或不饱和的直链烷基、饱和或不饱和的支链烷基；R₂为CH₃或与R₁。

所述的有机酸为甲酸、乙酸、柠檬酸、草酸、苯甲酸、乳酸或酒石酸等。

所述的低碳醇为乙醇、乙二醇、正丙醇或异丙醇。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明产品具有阳离子表面活性剂的特点，亲水基上羟乙基基团的引入增强了产品的水溶性及其与其它类型表面活性剂的配伍性，可作为杀菌剂、消毒剂、矿物浮选剂、织物柔软剂和抗静电剂使用。

2、由于在合成过程中不加入碳酸二甲酯，且反应后产物中不含甲醇，对人体与环境均无害。

3、合成方法具有反应时间短，温度、压力低，工艺简单。