[发明专利]双季铵盐阳离子表面活性剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于胶体与界面化学中表面活性剂的制备领域，尤其涉及一种新的双季铵盐阳离子表面活性剂的制备方法。

背景技术

双（Gemini）季铵盐表面活性剂是 20 世纪 70 年代初出现的一类新型的阳离子双子表面活性剂。是由两个或两个以上的两亲分子在其亲水头基处或靠近亲水头基处由一个连接基团通过化学键连接而成。与传统的单链表面活性剂相比, Gemini 表面活性剂具有临界胶束浓度（cmc）低、降低表面张力能力强（低γcmc和高 pC₂₀值）、水溶助长性优良、润湿性和去污能力强、更加优良的杀菌和缓蚀性、特殊的流变学和生物安全性等诸多独特的性能。能极大地促进其“ 单体”离子型表面活性剂在界面或分子聚集体中的紧密排列，体系表面活性能提高1-3个数量级、与其他表面活性剂混合复配时能表现出良好的协同效应，因此在洗涤、杀菌、乳化、分散、防腐以及化妆品、印染、三次采油等传统领域具有较大的应用潜力而被誉为新一代表面活性剂。此外，双子表面活性剂在一些特殊领域的应用同样值得人们关注，如在制备有序介孔新材料、治理污水与土壤、抗菌和抗HIV、基因转换等。

表面活性剂通常表示为m-s-m', 其中 m, m', s分别代表两侧疏水链及中间连接基上的碳原子个数. 如果 m＝m', 为对称型双子表面活性剂; m≠m'则为不对称型双子表面活性剂。正是由于Gemini 表面活性剂不同于传统单链季铵盐的这些结构特征使得Gemini表面活性剂的品种更加丰富，也更加吸引研究者去研究和开发合成新品种应用于不同领域。目前已合成出一系列阴离子 、阳离子 、非离子以及两性型等品种，在组成上有不同疏水链长的对称及不对称结构，有不同连接基团以及不同反离子结构的产品等。由于具有代表性的季铵盐双子表面活性剂具有和单链季铵盐表面活性剂具有类似的结构使其应用更加广泛，发展比较迅速，对这类表面活性剂的理论和应用研究也比较集中。然而，由于Gemini表面活性剂合成和分离、纯化比较困难, 价格昂贵，这是一个一直困扰从事表面活性剂研究工作者的难题, 绝大多数产品限制在实验室合成阶段，大大阻碍了它们在工业和日常生活等领域中的推广和使用，也是阻碍对该类表面活性剂进行深入研究和广泛应用的一个关键因素。目前解决的途径有两个：其一，与普通表面活性剂复配，寻找一些协同效应好即相互作用参数（β）非常低的体系;其二,从合成角度，应用廉价原料，采用环境友好的工艺路线。两者相比，后者是主要的，这将有助于促进Gemini表面活性剂在我国的推广和应用。因此尝试不同双子表面活性剂的合成及其方法研究, 利用廉价原料，探索简单的合成路线，可为该类表面活性剂的研究和应用提供更多的样品, 从而推动Gemini 表面活性剂研究和应用更加深入而广泛的开展。

对于大部分合成的Gemini季铵盐表面活性剂来说，阴离子部分一般为无机反离子，如Cl^-，Br^-，这是因为起活性作用的是阳离子基团，人们关注的也较多。然而实验研究表明：不同的反离子不仅反映在表面活性上，在某些特殊性能中起到关键作用，如流变性能、形成智能聚集结构的能力等，这对于Gemini季铵盐表面活性剂的实际应用非常重要。鉴于这些原因，研究和开发新型的品种有着重要意义。经检索，1,3-丙二胺N, N’-二十二烷基N, N, N’,N’四甲基-二卤化物的合成方法已有研究，但阴离子为有机水杨酸根的Gemini阳离子表面活性剂合成及性能测定还未见报道。

发明内容：

针对现有的缺陷，本发明的目的是提供一种Gemini季铵盐阳离子表面活性剂1,3-丙二胺N, N’-二（十二烷基N, N’二甲基）二水杨酸盐及其制备方法。

本发明以十二烷基二甲基叔胺、盐酸、环氧氯丙烷以及水杨酸钠作为原料，用相转移法合成一类新的Gemini季铵盐阳离子表面活性剂。以以往合成的1,3-丙二胺N, N’-二十二烷基N, N, N’,N’四甲基-二氯化物为基础原料，在特定的温度和比例下，与水杨酸钠进行混合，用逐步降温法合成了1,3-丙二胺N, N’-二（十二烷基N, N’二甲基）二水杨酸盐，合成的新的双子表面活性剂有更高的表面活性，对Gemini阳离子表面活性剂的家族又增加一类新的品种。

本发明方案是，双季铵盐阳离子表面活性剂，化学名称为1,3-丙二胺N, N’-二（十二烷基N, N’二甲基）二水杨酸盐，结构式如下：

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