[发明专利]一种非离子型聚氨酯Gemini表面活性剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面活性剂的制备方法，特别是非离子型聚氨酯Gemini表面活性剂的制备。

背景技术

表面活性剂是一种一端含有亲水基，一端含有疏水基，加入很少量即能显著降低溶剂表面张力，改变体系表面状态，从而产生润湿、乳化、起泡、增溶作用的物质。而Gemini型和Bola型表面活性剂的结构不同于传统的表面活性剂，Gemini表面活性剂是由一个连接基将两个传统表面活性剂在其亲水端或靠近亲水端的位置连接起来的新型表面活性剂。相比较传统表面活性剂，Gemini表面活性剂更容易吸附于气液界面，能更有效的降低表面张力，且其使用下限温度更低；Bola型表面活性剂则是两端为亲水基中间为疏水基的三嵌段型表面活性剂。

非离子型聚氨酯Gemini表面活性剂在水中不发生电离，生物相容性好，表面活性高，毒性小，比相应的离子型表面活性剂稳定性高，耐酸碱性强，且与其他类型表面活性剂共用时，可发挥协同作用，在生物材料，药物输送，乳液分散等领域有广泛的应用。然而与传统表面活性剂和Bola型表面活性剂相比，在目前所报道的常规合成过程中，非离子型Gemini表面活性剂的亲水基需要采用基团保护，以保证合成后亲水基的完整，因而合成过程过于繁琐；且普通分子结构的非离子型Gemini表面活性剂大都不易降解，生物相容性差。因而找到一种合成过程简单且所得产物生物相容性好的非离子型Gemini表面活性剂的制备方法一直是大家关注的焦点。

如中国专利(CN102618242A)公开了一种非离子型Gemini表面活性剂的制备方法，它是由多聚甲醛将壬基烷酚连接起来，然后将产物溶于甲苯接枝上环氧氯丙烷，同时将二乙二胺与葡萄糖己内酯反应生成中间产物，再将两个产物溶于甲醇-水溶液中反应，得到产物非离子型Gemini表面活性剂。该专利称所得表面活性剂表面活性高，可以有效的降低表面张力，然而该表面活性剂合成过程中需不断加入溶剂洗涤然后再脱除溶剂，反应步骤复杂同时产物结构中含有苯环不易降解，生物相容性差，合成过程中使用的甲苯溶剂有一定的毒性，对环境和生物体存在潜在的安全风险，不符合绿色化学的原则。

如中国专利（CN103446944A）公开了一种非离子型Gemini表面活性剂的制备方法，它是由硼酸和聚乙二醇的反应物与蓖麻油酸反应生成单链表面活性剂，再用顺丁烯二酸酐连接两条表面活性剂单链，生成非离子型Gemini表面活性剂。该专利称该表面活性剂的原料易得无污染，反应条件温和，后处理简单，但是该表面活性剂合成过程中除去硼酸的过程过于复杂，且在反应过程中使用苯作为溶剂，对环境和生物体存在潜在的安全风险，不符合绿色化学的原则。

本发明以环氧烷烃和聚乙二醇单甲醚为原料进行开环反应后与二异氰酸酯按一定比例反应得到一种非离子型聚氨酯Gemini表面活性剂。本发明所制备的表面活性剂在合成过程中采用两步法合成，合成过程简单，不需要采用基团保护，也不使用有机溶剂，对环境友好；同时由于产物具有Gemini表面活性剂的分子结构，故与传统表面活性剂相比，更易于吸附在气液界面，能更有效地降低表面张力，使用下限温度更低；此外该非离子型Gemini表面活性剂为聚氨酯结构，具有更好的生物相容性和生物降解性。

发明内容

本发明的目的是提供一种非离子型聚氨酯Gemini表面活性剂的制备方法，系首先将环氧烃烷与聚乙二醇单甲醚进行开环反应，然后与二异氰酸酯按一定比例反应生成。

本发明所提供的非离子型聚氨酯Gemini表面活性剂的特征在于：

（1）本发明所提供的制备方法在合成非离子型聚氨酯Gemini表面活性剂时，采用两步法合成，不需要采用基团保护，合成过程简单方便且不使用有机溶剂，对环境友好，其Gemini结构使其更易于吸附在气液界面，能更有效地降低表面张力，且使用下限温度更低；

（2）本发明所提供的非离子型聚氨酯Gemini表面活性剂为聚氨酯结构，分子结构易于调控，水溶性强，生物相容性和生物降解性好。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明所述的非离子型聚氨酯Gemini表面活性剂是由环氧烷烃、聚乙二醇单甲醚与二异氰酸酯经过开环和酯化反应而得，其中，各组分的质量配比如下：

环氧烃烷0.72~1.84

氢氧化钠0.5~1.0

聚乙二醇单甲醚2.0~7.5

二异氰酸酯1.68~2.50

水100~500

非离子型聚氨酯Gemini表面活性剂是通过以下特定工艺合成：