[发明专利]一种双疏水基表面活性剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面活性剂，特别涉及一种双疏水基表面活性剂及其制备方法。

背景技术

表面活性剂具有乳化、增溶、润湿、分散、发泡、去污、杀菌、抗静电和缓蚀等性能，被广泛应用于各个工业领域，如纺织、皮革、造纸、化妆品、洗涤用品、医药、食品、印刷、农药、冶金、石油化工、生物工程等。由于现代工业的飞速发展，致使全球每天都要消耗大量的表面活性剂，这给自然环境造成很大的负担，同时也给用于制造表面活性剂的原料，如石油、煤炭等日益枯竭的资源带来巨大的压力。探索和研究具有高性能表面活性剂已成为表面活性剂工业的研究热点。20世纪70年代初兴起的Gemini(双子星之意)表面活性剂由于其在较低的浓度下就有很高的表面活性，吸引人们广泛关注。

1971年Bunton等首次合成了一系列双阳离子头基双烷基链表面活性剂，并将它们用作亲核取代反应的相转移催化剂。然而，真正系统开展这类表面活性剂的研究工作是从九十年代初。1990年，Okahara等合成了具有柔性联接基的阴离子型Gemini表面活性剂。到1991年，美国Emory大学的Menger和Littau合成了具有刚性联接基团的Gemini表面活性剂，并给这类新型表面活性剂命名为Gemini surfactant，形象地表达了这类新型表面活性剂分子的结构特点。同年，美国纽约市州立大学Rosen小组采纳了“Gemini”的命名，并且系统合成、研究了以氧乙烯或者氧丙烯柔性基团联接的阴离子型Gemini表面活性剂，不再对联接基做任何附加的限定。到1994年，Q.Huo等对联接基团连接的离子头基和烷基链不同的Gemini表面活性剂进行了研究，并对它们的应用价值进行了考察。2004年，Zana教授与夏纪鼎教授合著了《Gemini surfactants，synthesis，interfacial and solution-phase behavior，and application》一书，概述了Gemini表面活性剂的合成、界面性质、溶液相行为及应用。目前对Gemini表面活性剂的表面性能、界面性能、聚集数及增溶性质等方面的报道已相继出现，各国已对Gemini表面活性剂做了大量的研究工作，并且合成了许多新型Gemini表面活性剂，如不对称型、无公害双糖型、阳离子(季铵盐)和阴离子(磷酸盐)的两性型。中国在Gemini表面活性剂方面的研究起步较晚，1997年，大连理工大学王江等率先合成了一种两性离子型Gemini表面活性剂并应用于农乳剂中，取得了较好的效果。1999年福州大学赵剑曦发表了一篇有关国外Gemini表面活性剂的研究概况，引发了我国学者的极大兴趣。此后，赵剑曦研究小组和山东大学的李干佐研究小组对一些Gemini表面活性剂的表面性能进行了研究报道。目前一些有关Gemini表面活性剂的合成及性能研究相关的报道在国内杂志开始相继出现，如：季铵盐Gemini阳离子表面活性剂、含酯基季铵盐Gemini阳离子表面活性剂、二壬基苯酚缩合以及甘氨酸衍生物季铵盐Gemini表面活性剂，但这方面的研究工作还有待进一步提高。由此可见，Gemini表面活性剂的研究始于上世纪70年代Bunton等合成的一种双季铵盐相转移催化剂。由于该类表面活性剂具有许多传统表面活性剂所无法相媲美的性能，如表征胶束生成能力及降低表面张力效率的两个特征指标：临界胶束浓度(cmc)和C₂₀比传统表面活性剂分别降低两到三个数量级。1991年，F.M.Menger等首先使用Gemini给这类表面活性剂命名，此后这类新型结构的表面活性剂在全世界范围内引起了人们的广泛关注。目前该领域已经成为国际交叉学科及相关领域研究的一个热门领域。

Gemini表面活性剂又被称为孪连表面活性剂、偶联表面活性剂或者双生表面活性剂，是一种具有高表面活性的低聚合的新型表面活性剂。这类表面活性剂是通过一个联接基团将两个相同或者相似的表面活性剂单体在其亲水头基或亲水头基附近通过化学键联接而形成的一类新型表面活性剂，从而可调控头基的性质，产生相当高的表面活性。Gemini表面活性剂分子结构的两亲性使它们能够自发地在界面上吸附以及在溶液中聚集。按其亲水头基类型，Gemini表面活性剂可以分为阳离子型、阴离子型、两性离子型和非离子型Gemini表面活性剂。在Gemini表面活性剂中，近年来研究发展较快的是阳离子型Gemini表面活性剂，它们大部分是含N的化合物，又称为季铵盐型Gemini阳离子表面活性剂。