一種含氟陽離子表面活性劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種含氟陽離子表面活性劑的制備方法及用途，所述方法包括：以六氟丙烯三聚體和N,N-二甲基丙二胺為原料，在有機(jī)溶劑和堿催化劑存在下親核取代反應(yīng)；然后向其中加入鹵代烷進(jìn)行季胺化反應(yīng)，粗產(chǎn)物過濾，濾液減壓蒸餾除去溶劑，“一鍋法”制得含氟陽離子表面活性劑。該類含氟陽離子表面活性劑可用作乳化劑，金屬表面處理劑、流平劑、滅火劑添加劑、泡沫浮選劑或原油蒸發(fā)抑制劑等。
【專利說明】一種含氟陽離子表面活性劑的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及陽離子表面活性劑領(lǐng)域，具體涉及一種含氟陽離子表面活性劑的制備 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 含氟表面活性劑具有"三高"、"兩憎"的特性，具有高表面活性、高熱穩(wěn)定性和高化 學(xué)穩(wěn)定性等突出的特點(diǎn)，隨著其應(yīng)用的推廣，國內(nèi)、國際市場(chǎng)的需求日益增大。含氟表面活 性劑分為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性表面活性劑和非離子表面活性劑四 大類。含氟陽離子表面活性劑具有良好的發(fā)泡性、不受pH值影響、不易水解等特性，因此成 為一個(gè)主要研究方向。含氟陽離子表面活性劑主要分為胺鹽型和季銨鹽型兩大類，并以季 銨鹽型用途最廣。
[0003] 以六氟丙烯齊聚體為原料可用于合成帶有支鏈的含氟表面活性劑。專利 CN101293860A中，原料對(duì)全氟壬烯氧基苯磺酰氯難以獲得，且價(jià)格昂貴。合成的含氟陽離子 表面活性劑的產(chǎn)率一般在77. 8-82. 1%之間，所得陽離子表面劑的活性不高，臨界膠束濃度 下的表面張力為21. 7mN/m。專利CN101293853A中，所需原料對(duì)全氟壬烯氧基苯甲酸同樣價(jià) 格昂貴，難以獲得，且氯化亞砜毒性大，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，同時(shí)該含氟陽離子表面活性劑的 工藝復(fù)雜不易于放大生產(chǎn)。專利CN101033205A中，所合成的含氟陰離子表面活性劑的表面 活性較差，在〇. 1%濃度下，表面張力僅為21mN/m。專利JP2007060096中，所合成的含氟陰 離子表面活性劑的表面活性較高，但產(chǎn)品的收率較低，僅為65. 2%。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種產(chǎn)率高、易于工業(yè)化生產(chǎn)、廉 價(jià)且表面活性高的含氟陽離子表面活性劑的制備方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出"一鍋 法"制含氟陽離子表面活性劑。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種含氟陽離子表面活性劑的制備方法：以六氟丙烯三 聚體和N，N-二甲基丙二胺為原料，在有機(jī)溶劑和堿催化劑存在下，0-50 〇C進(jìn)行親核取代反 應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后，向其中加入鹵代烷，O-lOOoC進(jìn)行季胺化反應(yīng)，粗產(chǎn)物過濾，濾液減壓蒸餾 除去溶劑得含氟陽離子表面活性劑。
[0006] 上述制備方法包含以下步驟：
[0007] 1)將六氟丙烯三聚體和堿催化劑加入有機(jī)溶劑中攪拌均勻，后加入N，N-二甲基 丙二胺，0_50oC攪拌反應(yīng)0. 5-10小時(shí)進(jìn)行親核取代反應(yīng)；
[0008] 2)向步驟1)所得混合液中加入鹵代烷，O-lOOoC反應(yīng)0. 5-6小時(shí)進(jìn)行季胺化反應(yīng)， 粗產(chǎn)物過濾，濾液減壓蒸餾除去溶劑得含氟陽離子表面活性劑。
[0009] 在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述步驟1)親核取代反應(yīng)，反應(yīng)溫度為20-50OC，反應(yīng) 時(shí)間為4-8小時(shí)；步驟2)所述季胺化反應(yīng)溫度為50-100 〇C，反應(yīng)時(shí)間為2-4小時(shí)。
[0010] 在一些實(shí)施方式中，堿催化劑選自碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、三乙胺、三甲胺、批 啶、哌啶或N-甲基哌啶。
[0011] 在一些實(shí)施方式中，溶劑選自乙酸乙酯、丙酮、四氫呋喃、乙醚、二氯甲烷、N，N-二 甲基甲酰胺或環(huán)己酮。
[0012] 在一些實(shí)施方式中，鹵代烷選自碘甲烷、碘乙烷、溴甲烷、溴乙烷或氯乙烷。
[0013] 在一些實(shí)施方式中，六氟丙烯三聚體、N，N_二甲基丙二胺、堿催化劑、鹵代烷的摩 爾比為 1:1-3:1-2:1-4。
[0014] 在另一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，六氟丙烯三聚體、N，N_二甲基丙二胺、堿催化劑、鹵 代烷的摩爾比為 1:1. 2-1. 5:1. 2-1. 5:1. 5-2. 5。
[0015] 本發(fā)明還提供了根據(jù)上述制備方法所制得的含氟陽離子表面活性劑。
[0016] 本發(fā)明所述的含氟陽離子表面活性劑的制備方法制備的含氟陽離子表面活性劑， 可以應(yīng)用于乳化劑、金屬表面處理劑、流平劑、滅火劑添加劑、泡沫浮選劑或原油蒸發(fā)抑制 劑中。
[0017] 本發(fā)明使用的術(shù)語"或"表示備選方案，如果合適的話，可以將它們組合，也就是 說，術(shù)語"或"包括每個(gè)所列出的單獨(dú)備選方案以及它們的組合。例如，"堿催化劑選自碳酸 鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、三乙胺、三甲胺、吡啶、哌啶或N-甲基哌啶"表示堿催化劑可以是碳酸 鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、三乙胺、三甲胺、吡啶、哌啶、N-甲基哌啶之中的一種，也可以是其一 種以上的組合。
[0018] 除非明確地說明與此相反，否則，本發(fā)明引用的所有范圍包括端值。例如， "O-lOOoC進(jìn)行季胺化反應(yīng)"表示季胺化反應(yīng)的溫度T的范圍為0〇C彡T彡100〇C。
[0019] 本發(fā)明所述的制備方法采用"一鍋法"，方法簡單，反應(yīng)收率高，制得含氟陽離子表 面活性劑表面活性高。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 以下所述的是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明所保護(hù)的不限于以下優(yōu)選實(shí)施方 式。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說在此發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的基礎(chǔ)上，做出的若干變形和 改進(jìn)，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0021] 實(shí)施例1
[0022] 在100mL的三口瓶中加入碳酸鈉5. 3g、乙腈30mL和六氟丙烯三聚體22. 5g，攪拌 均勻后加入N，N-二甲基丙二胺5. lg，20〇C下攪拌反應(yīng)8小時(shí)；然后向上述反應(yīng)液中加入溴 乙烷5. 5g，升溫至100〇C攪拌反應(yīng)4小時(shí)。將反應(yīng)液抽濾，濾液減壓蒸餾去除溶劑得含氟陽 離子表面活性劑，收率96. 2%。
[0023] 將所得產(chǎn)品配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 1%的水溶液，經(jīng)檢測(cè)25oC時(shí)表面張力為18. 8mN/ m〇
[0024] 實(shí)施例2
[0025] 在100mL的三口瓶中加入碳酸鈉8. 0g、丙酮30mL和六氟丙烯三聚體22. 5g，攪拌 均勻后加入N，N-二甲基丙二胺10. 2g，10〇C下攪拌反應(yīng)5小時(shí)；然后向上述反應(yīng)液中加入 碘甲烷8. 5g，升溫至50〇C攪拌反應(yīng)2小時(shí)。將反應(yīng)液抽濾，濾液減壓蒸餾去除溶劑得含氟 陽離子表面活性劑，收率95. 5%。
[0026] 將所得產(chǎn)品配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 1%的水溶液，經(jīng)檢測(cè)25oC時(shí)表面張力為18. 9mN/
【權(quán)利要求】
1. 一種含氟陽離子表面活性劑的制備方法，其特征是：以六氟丙烯三聚體和N，N-二甲 基丙二胺為原料，在有機(jī)溶劑和堿催化劑存在下，0_50oC進(jìn)行親核取代反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后， 向其中加入鹵代烷，O-lOOoC進(jìn)行季胺化反應(yīng)，粗產(chǎn)物過濾，濾液減壓蒸餾除去溶劑得含氟 陽離子表面活性劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是親核取代反應(yīng)時(shí)間為0. 5-10小時(shí)；進(jìn)行 季胺化反應(yīng)時(shí)間為〇. 5-6小時(shí)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，所述的堿催化劑選自碳酸鈉、碳酸鉀、 碳酸氫鈉、三乙胺、三甲胺、吡啶、哌啶或N-甲基哌啶或其組合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，所述的溶劑選自乙酸乙酯、丙酮、四氫 呋喃、乙醚、二氯甲烷、N，N-二甲基甲酰胺或環(huán)己酮或其組合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，所述的鹵代烷選自碘甲烷、碘乙烷、溴 甲烷、溴乙烷或氯乙烷。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，所述親核取代反應(yīng)的反應(yīng)溫度為 20_50〇C，反應(yīng)時(shí)間為4-8小時(shí)；季胺化反應(yīng)的反應(yīng)溫度為50-100oC，反應(yīng)時(shí)間為2-4小時(shí)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征是，所述六氟丙烯三聚體、N，N-二甲基 丙二胺、堿催化劑、鹵代烷的摩爾比為1:1-3:1-2:1-4。
8. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征是，所述六氟丙烯三聚體、N，N-二甲基丙二 胺、堿催化劑、鹵代烷的摩爾比為1:1. 2-1. 5:1. 2-1. 5:1. 5-2. 5。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8任一條所述的方法制備的含氟陽離子表面活性劑。
【文檔編號(hào)】B01F17/18GK104058976SQ201410105456
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月20日
【發(fā)明者】李義濤, 梁任龍, 馮海兵, 張兵兵 申請(qǐng)人:東莞市長安東陽光鋁業(yè)研發(fā)有限公司