[发明专利]一种Si-C新型有机硅季铵盐表面活性剂及制备方法

说明书

本发明公开了一种Si‑C新型有机硅季铵盐表面活性剂及制备方法，包括以下步骤：1)阳离子中间体的制备：采用二甲基烯丙基胺和溴代长链烷烃反应制得阳离子中间体；2)以无水四氢呋喃为溶剂，氯铂酸为催化剂，烷基硅烷为原料，将步骤1中制备的阳离子中间体与三烷基硅烷按1:1.1‑1.3的摩尔比反应，在氮气保护下，升温，在70‑90℃下搅拌5h‑8h，反应结束后，所得反应液经处理后得到Si‑C新型有机硅季铵盐表面活性剂。所述的Si‑C新型有机硅季铵盐表面活性剂具有优良的表面活性，具有一定的杀菌性，并具有广泛的的应用空间。本发明方法操作简单，反应条件温和，产物纯度高。显现出良好的反应特性。

技术领域

本发明涉及季铵盐表面活性剂制备技术领域，特别涉及一种Si-C新型有机硅季铵盐表面活性剂及制备方法。

背景技术

有机硅表面活性剂是随着有机硅新型材料发展起来的一种新型表面活性剂，其疏水基团(Si-O-Si等)比传统的碳链疏水性更强，具有优良的降低表面张力的能力，是一类高效的表面活性剂，因此也成为表面活性剂领域的研究热点之一。

有机硅表面活性剂是由聚硅氧烷和亲水基组成，其结构通式如下式所示。其中当R为聚氧乙烯醚类非离子基团，则为非离子有机硅表面活性剂；R为磺酸基、羧基和磷酸基等极性基团，则为阴离子表面活性剂；R含有季铵盐、咪唑盐、吡咯盐、吡啶盐等结构单元时为阳离子有机硅表面活性剂甜菜碱型；R为氨基酸型和咪唑啉型等基团则为两性离子型有机硅表面活性剂。

目前，低表面张力的有机硅表面活性剂，几乎都是以三硅氧烷为疏水链，虽然cmc低，降低表面张力效果优异，但由于Si原子体积大，易极化，又有3d空轨道可供成键，加上Si-O键自身极性很大，故易与质子酸、无机酸酐、碱金属氢氧化物、水及醇等发生反应，会导致表面活性降低，使用时往往需要现配现用，在水体系中往往要在24小时用完，导致使用不便。另外，大多数关于有机硅表面活性剂的研究主要集中在非离子型的制备上，有关阳离子型有机硅表面活性剂的相关报道还很少，故开发一种高效、耐水解的Si-C阳离子型有机硅表面活性剂十分必要。本发明直接通过季铵化反应，合成一系列含烯丙基的阳离子单体，再与三烷基硅烷，利用硅氢化反应，合成Si-C阳离子型有机硅表面活性剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：解决现有有机硅表面活性剂合成过程中存在的上述问题。

为解决上述技术问题，本发明提供以下的技术方案：

一种Si-C有机硅季铵盐表面活性剂，季铵盐阳离子型有机硅表面活性剂的结构式如式(1)所示：

其中，其中，R为乙基、异丙基、己基、苯基中的一种或多种；n为10，14，16。

优选地，所述R为乙基或异丙基或己基或苯基。

上述Si-C季铵盐阳离子型有机硅表面活性剂的合成过程如下：

1)催化剂的制备：按四氢呋喃与氯铂酸的比例为20-50:1，将氯铂酸溶于无水四氢呋喃中，获得四氢呋喃与氯铂酸的络合物，该络合物参与反应的量为反应总量的1-1000ppm。四氢呋喃做无水干燥处理；所述干燥方法为：加入氢化钙重蒸处理。

2)阳离子中间体的制备：反应容器中，按胺溴比1-1.3的摩尔比加入烯丙基二甲基胺与1-溴代直链烷，再按锌胺比0.02-0.08的摩尔比添加锌粉，维持50-80℃下反应10-18h。反应结束后减压旋蒸，乙醚萃取，45℃真空干燥5h制得烯丙基二甲基直链烷基季铵盐单体。制备阳离子中间体的化学反应式如下：

3)Si-C新型有机硅季铵盐表面活性剂的制备：氮气保护下，将步骤1)和步骤2)中得到催化剂和阳离子中间体按一定的比例于80℃下搅拌1h，滴加一定量的烷基硅烷，反应制得。制备Si-C有机硅季铵盐表面活性剂的化学反应式如下：