[发明专利]一种松香基双羧酸盐表面活性剂、其制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种松香基双羧酸盐表面活性剂、其制备方法及其应用，松香基双羧酸盐表面活性剂的分子结构为：本发明松香基响应型表面活性剂具有两个亲水基团与一个较大的疏水骨架，比传统表面活性剂具有更强的范德华力；松香的三环二萜刚性骨架使碳纳米管更易组织成有序层，限制了碳纳米管之间的聚集；该表面活性剂的羧酸盐具有响应性，通入COsubgt;2/subgt;后表面活性发生改变、碳纳米管发生沉降，通入Nsubgt;2/subgt;后表面活性剂恢复原来结构使碳纳米管重新分散。

技术领域

本发明涉及一种松香基双羧酸盐表面活性剂、其制备方法及其应用，属于林产化工领域。

背景技术

随着石油资源的日渐枯竭，以生物质原料代替石化资源开发高附加值化学品和材料正朝着功能化、智能化、环境友好化等方向发展。松香是我国产量丰富的林产资源，其主要成分树脂酸含有独特的三环二萜刚性结构，具有明显的疏水性，目前，松香已广泛应用于食品、农药、油墨、胶黏剂等领域。近年来，对于松香及其衍生物合成智能响应型表面活性剂的研究发展迅速，其独特的结构可改善表面活性剂的起泡、乳化、分散等性能。响应型表面活性剂是指通过一定的触发机制诱导溶液中的表面活性剂分子发生结构变化，从而在“有表面活性”和“无表面活性”之间进行可逆转换的一类表面活性剂，CO₂响应型表面活性剂由于CO₂廉价易得，作为气体不会在体系中累积，对环境友好，并使得表面活性剂具有易于从水相中分离、回收等优点。

碳纳米管因其优异的力学、电学及化学性能被广泛关注，碳纳米管间的强范德华力使其极易聚集成束状，影响其应用性能。目前主要通过共价键或非共价键修饰来实现碳纳米管的均匀稳定分散，共价键修饰引入的化学键会造成碳纳米管性能下降，非共价键修饰借助超声或机械搅拌，将分散剂以非共价键形式吸附到碳纳米管表面，不会改变碳纳米管的原有性能。在医学、智能传感和基因递送的应用中，碳纳米管的沉淀与分散都被需要，成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种松香基双羧酸盐表面活性剂、其制备方法及其应用，以松香为原料，采用加成和酰亚胺化及中和的方法，制得含有双羧酸盐的松香基响应型表面活性剂；采用超声或机械搅拌，将上述表面活性剂用于碳纳米管的分散，获得响应型碳纳米管分散液，通过通入CO₂/N₂，调节表碳纳米管分散液的pH值，实现碳纳米管的分散与聚集，该表面活性剂含有的大刚性基团增强了其疏水作用，促进了碳纳米管的分散，合成过程简单，原料均来自天然。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种松香基双羧酸盐表面活性剂，其分子结构为：

上述松香基双羧酸盐表面活性剂的结构中含有马来海松酸酰对氨基苯甲酸刚性结及两个羧基，具有优异的分散性能和CO₂响应性能。

上述合成的表面活性剂具有两个亲水基团与一个较大的疏水结构，通过通入CO₂/N₂，该表面活性剂分子实现羧酸盐与羧基的转换；上述表面活性剂结构中的三环二萜刚性骨架使碳纳米管更易组织成有序层，从而限制了碳纳米管之间的聚集；且该表面活性剂的刚性结构具有较强的范德华力，与碳纳米管表面间具有很强的相互作用，显示出优异的碳纳米管分散性，不会改变碳纳米管的原有性能。

上述松香基双羧酸盐表面活性剂，由马来海松酸酰对氨基苯甲酸与胆碱发生中和反应制得。

上述马来海松酸酰对氨基苯甲酸由马来海松酸与对氨基苯甲酸反应生成。

上述马来海松酸由松香与马来酸酐反应生成。

作为其中一种优选的实施方案，上述松香基双羧酸盐表面活性剂的制备，包括如下步骤：

1)松香与马来酸酐在温度为120-140℃的条件下，反应4～6h，生成马来海松酸；