[发明专利]一种甜菜碱型两性表面活性剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种甜菜碱型两性表面活性剂及其制备方法，该甜菜碱型两性表面活性剂的制备方法包括以下步骤：1）酰胺化反应：在催化剂的作用下天然油脂酸与3‑二甲胺基丙胺进行酰胺化反应，并利用4A分子筛及时除去反应生成的水，得到烷基酰胺丙基二甲基叔胺；2）季胺化反应：烷基酰胺丙基二甲基叔胺与氯乙酸钠在溶剂中进行季胺化反应，得到甜菜碱型两性表面活性剂。本发明的两性表面活性剂基团中含有酰胺键，改变了分子的性能，具有更好的泡沫稳定性，性能温和，其乳化性能明显优于十二烷基甜菜碱表面活性剂。本发明的制备方法工艺简单，生产成本低，原料绿色天然，并通过4A分子筛来吸收酰胺化反应过程中产生的水，提高了产率。

技术领域

本发明涉及一种甜菜碱型两性表面活性剂及其制备方法。

背景技术

两性表面活性剂是指在同一分子结构中同时存在着被桥链(碳氢链、碳氟链等)连接的一个或多个正、负电荷中心(或偶极中心)的表面活性剂，其生物降解性能好、低毒、抗静电。两性表面活性剂最早出现在20世纪30年代，后来逐步得到发展应用，而我国在两性表面活性剂方面的研发起步较晚，品种和产量与其他发达国家相比有很大差距。

国内的表面活性剂以阴离子型表面活性剂和非离子表面活性剂为主，这两类表面活性剂会污染环境，一般难以生物降解。烷基酰胺丙基甜菜碱是一种新型高效两性表面活性剂，含有酰胺基团和季胺基团，具有性能温和、去污作用强、起泡性能好、调理性能优越等优点，近几年来被广泛用于洗涤用品，特别是洗发香波、洗发膏等。目前，个人护理品行业烷基酰胺甜菜碱两性表面活性剂的年用量约为十几万吨，市场前景广阔。

烷基酰胺丙基甜菜碱的制备过程主要分为以下两步：1)酰胺化反应：以脂肪酸和3-二甲胺基丙胺为原料制备烷基酰胺丙基二甲基叔胺；2)季胺化反应：以烷基酰胺丙基二甲基叔胺和氯乙酸钠为原料，水和异丙醇作为反应溶剂，制备烷基酰胺丙基甜菜碱。主要存在以下问题：1)酰胺化反应的酸值难以降低，从而产率偏低，生产成本较高；2)大多以混合油脂酸为生产原料的，但这类油脂酸含有较多杂质，性质不稳定，也有以油脂酸甲酯为生产原料，但进一步增加了生产成本；3)提纯工艺比较简单，得到的产品活性物质含量低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种甜菜碱型两性表面活性剂及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种甜菜碱型两性表面活性剂，其结构式为：

其中n为12或14或16。

上述甜菜碱型两性表面活性剂的制备方法包括以下步骤：

1)酰胺化反应：将天然油脂酸熔化，加入3-二甲胺基丙胺，充分混匀，加入催化剂进行酰胺化反应，反应5～7h后加入4A分子筛，继续反应，反应完毕后除去未反应的3-二甲胺基丙胺和天然油脂酸，得到烷基酰胺丙基二甲基叔胺；

2)季胺化反应：将烷基酰胺丙基二甲基叔胺和氯乙酸钠加入反应器，加水至氯乙酸钠溶解完全，再加入异丙醇，调节pH值至7～8，进行季胺化反应，反应完毕后除去异丙醇、水和未反应的氯乙酸钠，得到甜菜碱型两性表面活性剂。

步骤1)所述的天然油脂酸的结构式为：其中n为12或14或16。

步骤1)所述的催化剂为KOH、NaOH、NaF、CH₃ONa中的一种，添加量为天然油脂酸质量的0.3％～0.7％。

步骤1)所述的天然油脂酸、3-二甲胺基丙胺的摩尔比为1：(1.05～1.08)。

步骤1)所述的天然油脂酸、4A分子筛的质量比为1：(0.33～0.46)。

步骤1)所述的酰胺化反应的反应温度为160～180℃，反应时间为9～11小时。

步骤2)所述的烷基酰胺丙基二甲基叔胺、氯乙酸钠的摩尔比为1：(1.05～1.15)。