[发明专利]一种超支化铵盐型阳离子表面活性剂及制备和应用

说明书

技术领域

本发明属于表面活性剂技术领域。涉及农药，造纸和无机粒子，是一种超支化铵盐型阳离子表面活性剂及合成方法。

背景技术

超支化聚合物是一类具有立体三维结构，高度支化的聚合物。超支化聚合物具有多端基易修饰，熔点低，流动性好，溶解性好等特点。利用这些特点可将超支化聚合物设计成一种两亲结构，使其具有较好的表面活性，降低水相与油相间的界面张力，成为性能优异的表面活性剂。可广泛应用于颜料、染料、水溶液煤浆、农药等行业。传统小分子表面活性剂的缺点是：在固体颗粒表面吸附不牢固，容易从表面解离导致颗粒重新聚集或沉淀。超支化阳离子类表面活性剂通过空间位阻作用及静电斥力作用可使体系稳定，显著降低体系的粘度。在水性体系中能最大程度发挥分散能力，比小分子表面活性剂具有更好的分散效果。

与传统的小分子表面活性剂相比，超支化表面活性剂在单分子胶束的形成，在染料、纳米粒子及药物粒子的分散，药物分子的运载，纳米金属或非金属改性的预处理等方面体现出了其他两亲性化合物无法比拟的优势。

现有技术阳离子表面活性剂的应用越来越广泛，但是这类表面活性剂的合成工艺还存在着反应过程复杂、体系稳定性差、成本高、反应时间长、收率不高、环境污染、原料利用率低等难以克服的技术问题。所以发明一种具有优良分散稳定性、制备成本低、环境友好的超支化铵盐型阳离子表面活性剂及其制备工艺是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是制备一种具有优良分散稳定性、制备成本低、环境友好的超支化阳离子表面活性剂并对及其制备工艺进行优化。所述表面活性剂的合成路线如下所示：

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种超支化铵盐型阳离子表面活性剂，具有如下结构：

式中n为聚乙烯亚氨基团数，m为1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯酚基团数。

n为20-60，m为10-30；

其制备方法原料包括以下物质：

(a)以苯酚、苯乙烯，环氧氯丙烷和聚乙烯亚氨为单体

(b)酸性催化剂，用量为单体总量的0.1％-1％

(c)碱性催化剂，用量为单体总量的1％-10％

(d)溶剂1，用量为单体总量的1％-10％；

(e)溶剂2，用量为单体总量的1％-10％；

制备步骤包括：

(1)在反应瓶中加入苯酚和酸性催化剂，N2保护，搅拌，加热至90-180℃；反应时间为1-8h；

(2)向步骤(1)溶液中，缓慢滴加苯乙烯，0.5-3小时内滴加完毕，保温反应3-10小时；反应温度保持90-180℃

(3)向步骤(2)溶液，加入碱性催化剂和单体总量的1％-10％的溶剂1，然后缓慢滴加环氧氯丙烷，开启搅拌，加热到50-100℃，反应2-8h，过滤除沉淀；

(4)在反应瓶中加入聚乙烯亚氨和单体总量的1％-10％的溶剂2，50-100℃，缓慢滴加步骤(3)溶液，反应2-10h，冷却至室温，得到所述超支化铵盐型阳离子表面活性剂；其中：

所述酸性催化剂为浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸、浓磷酸、草酸及醋酸中的一种；

所述碱性催化剂为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠及碳酸钾中的一种；

所述溶剂1及溶剂2均为丙酮、甲醇、乙醇、氯仿、DMF、DMSO及正己烷中的一种。

所述超支化铵盐型阳离子表面活性剂在制备农药制剂、造纸和无机粉体的应用。

本发明的应用技术效果：实验表明本发明超支化阳离子表面活性剂对无机粉体及农药有良好的分散效果，对制备环氧树脂/二氧化钛纳米复合材料，提高二氧化钛在环氧树脂中的分散，促进均相的形成，进一步改善复合材料的性能；广泛应用于农药制剂、颜料、染料和水煤浆等行业。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明超支化铵盐型阳离子表面活性剂结构新型，属于新型表面活性剂。

2、本发明方法在超支化铵盐型阳离子表面活性剂的制备过程中，先合成4-苯乙基苯酚在与环氧氯丙烷反应，得到1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯，最后加入聚乙烯亚氨反应。

3、聚乙烯亚氨含有功能化的氨基基团，因此含有聚乙烯亚氨接枝后的铵盐型超支化阳离子表面活性剂具有较好的水溶液溶性，对分散体系的pH值有良好的适应性。