[发明专利]一种Bola型聚醚改性有机硅表面活性剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于表面活性剂及其制备技术领域，具体涉及一种Bola型聚醚改性有机硅表面活性剂，并且还涉及其制备方法。

背景技术

Bola型表面活性剂是由两个亲水的极性基团通过一个或多个疏水链连接形成的化合物，形似南美土著人的一种武器Bola(两端系有铅坠的绳子)而得名。由于Bola型分子的特殊结构，它在溶液表面是以U形构象存在的，即两个亲水基伸入水相，弯曲的疏水链伸向气相。与传统的表面活性剂相比，Bola型表面活性剂具有许多独特的性能：高温稳定性，化学稳定性好，更高的溶解性，丰富的相行为，即在水相中形成多种形态的聚集体等。

按照亲水基对称性的不同，可将Bola型表面活性剂分为对称和非对称两种。按照亲水基带电荷性质的不同，又可将Bola型表面活性剂分为离子和非离子两大类。其中离子表面活性剂又可分为阴离子、阳离子和两性表面活性剂；非离子表面活性剂按照亲水基不同可分为糖单元为亲水基、聚氧乙烯为亲水基的非离子表面活性剂等。按照疏水基的不同，可将Bola型表面活性剂分为以支链或直链饱和烷烃为疏水基，以碳氟基团为疏水基，以不饱和的、带分支的或带有芳香环的基团为疏水基的表面活性剂。

通过改变Bola型表面活性剂的亲水基，可以合成不同类型的Bola型表面活性剂。如专利(CN 102240521 A)合成亲水基是季铵盐型表面活性剂；徐晓敏(印染助剂，2013,30,5)合成亲水基为羧酸型表面活性剂；Aydogan,N.等(Langmuir，2003,19,10726)合成一端为羧基而另一端为磺酸基的Bola型表面活性剂。这些Bola型表面活性剂的疏水基主要是碳氢链，而疏水基为有机硅，碳氟链等Bola型表面活性剂鲜有报道。而有机硅表面活性剂由于具有低的表面张力，良好的铺展和润湿性及热稳定性等特点，使其在聚氨酯泡沫产品、纺织、油漆和涂料、化妆品以及农药领域获得了广泛的应用。

鉴于已有技术中合成Bola型表面活性剂所用原料特殊，合成方法繁琐，反应用氯铂酸是昂贵有毒催化剂，并且这些Bola型表面活性剂中的疏水基主要是碳氢链，因而开发疏水基为有机硅的Bola型聚醚改性有机硅表面活性剂对于丰富Bola型表面活性剂的种类具有积极意义，同时探索简洁的反应路线而藉以降低制备成本同样具有积极意义，但是在迄今为止公开的专利和非专利文献中均未见诸有关报道，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明所要解决的第一方面的技术问题在于提供一种有助于丰富Bola型表面活性剂种类并且结构新颖的Bola型聚醚改性有机硅表面活性剂。

本发明所要解决的第二方面的技术问题在于提供一种Bola型聚醚改性有机硅表面活性剂的制备方法，该方法有利于缩短反应流程、降低制备成本而藉以满足工业化放大生产要求和有益于保障无毒性而藉以体现环保与安全。

为解决本发明的技术问题，本发明提供的具体技术方案是：一种Bola型聚醚改性有机硅表面活性剂，其结构通式IV如下：

其中m为1-200，n为8-40的整数。

在本发明的一具体技术方案中，前述的Bola型聚醚改性有机硅表面活性剂化学式IV中，其中m为50,51,52,53,54,55,56,57,…100的整数，n为10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25的整数。

在本发明的Bola型聚醚改性有机硅表面活性剂的水溶液的最低表面张力为25-50mN/m；在水溶液中的临界胶束浓度CMC为50-500mg/L。

为解决本发明的第二方面技术问题，本发明提供的技术方案是：一种Bola型聚醚改性有机硅表面活性剂的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)双氨丙基封端聚硅氧烷的制备

以环硅氧烷、1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷为原料，利用催化剂反应，并且控制反应温度和控制反应时间，反应结束后，使催化剂失活，减压蒸馏去除过量原料得到双氨丙基封端聚硅氧烷，催化剂选自碱金属氢氧化物、硅醇盐、季铵碱、季鏻碱、硅醇季铵盐或硅醇季鏻盐中的任意一种；如反应式I表示；

(2)丁二酸单聚乙二醇单甲醚酯的制备

以丁二酸酐、聚乙二醇单甲醚(MPEG)为原料，加入催化剂对甲苯磺酸进行反应，控制反应温度和反应时间，反应结束纯化后得到丁二酸单聚乙二醇单甲醚酯，如反应式II表示；

(3)Bola型聚醚改性有机硅面活性剂的制备