[发明专利]一种含氟羧酸型甜菜碱两性离子表面活性剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及两性表面活性剂技术领域，特别是涉及一种含氟羧酸型甜菜碱两性离子表面活性剂及制备方法。

背景技术

含氟烃基表面活性剂以其独特的“三高”、“二憎”性能，即表面活性、耐热稳定性及化学稳定性高。随着国际国内市场的日益增大，含氟表面活性剂性能优异，技术含量高，附加值大，引起国内外众多研究者的极大兴趣。其含氟烃基具有拒水拒油[化工新材料，2004,32(8)：46]，广泛应用于石油开采，煤炭冶金，机械工业，医药，农业等等领域[日用化学品，2011,41(4)：40-43]。含氟表面活性剂的优异应用性能，已逐渐得到了市场的认可，需求日益增大，尽管含氟表面活性剂的附加值高，但技术含量也高。近十年来，新型含氟表面活性剂分子结构不断涌现，具有双碳氟链、碳氟碳氢杂化双链、双亲水链、多亲水链等新型含氟表面活性剂相继被报道。尽管含氟表面活性剂的发展得到了长足的进步，然而仍存在数量少、品种单一的状态，如全氟阴离子表面活性 PFOA产品难以降解，其应用受到限制。

甜菜碱类两性表面活性剂是较早商业化的表面活性剂，由于分子中存在内盐结构特性使其不仅具有极好的抗盐性，也可在较宽pH值范围内保持良好的表面活性，至今仍广泛应用于日化、印染等行业中。但在某些特殊的应用领域，如织物整理剂、流平剂、灭火剂、破乳剂和集油剂等仍感不足；而含氟脂肪族烃基甜菜碱型两性表面活性剂在极低的临界胶束浓度也具有优异的表面活性，远优于含烷基甜菜碱型两性表面活性剂。

通常含有C₃-C₁₂的氟烃基表面活性剂都具有优良的表面活性，但全氟化合物的广泛应用也带来的一系列环境问题，如全氟辛酸盐(PFOA)具有持久性环境有机污染物的基本特征。2006年，杜邦、3M、大金、阿科玛等在内的8 家世界主要的氟材料生产厂家签订了PFOA减排协议，承诺分阶段停止使用 PFOA。2015年所有产品中都将禁止使用PFOA和能派生出PFOA的化合物。同时，现有的含氟表面活性剂性能较差，在一些极端的环境中，如在高盐的环境中，表面张力表现的比较差，影响使用效果，减小应用范围。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种在高盐环境中具有优异性能的的含氟羧酸型甜菜碱两性离子表面活性剂。

本发明一个进一步的目的是要提供一种制备含氟羧酸型甜菜碱两性离子表面活性剂的制备方法。

特别地，本发明提供了一种含氟羧酸型甜菜碱两性离子表面活性剂，其化学通式为：

其中，Rf为C₃-C₂₀含氟的碳链基团的任一种，为CH₂或基团中的任一种，R₁为C₂-C₅烷烃链的二价基团中的任一种，R₂为C₁-C₆的烷烃基、苯基或苄基中的任一种，R₃为C₁-C₄烷烃链的二价基团。

可选地，所述C₃-C₂₀含氟的碳链基团为全氟烷烃基、直链中插入氧原子的全氟烷基或末端有氢取代的全氟烷烃基中的任意一种。