專利名稱：一種季銨鹽的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種季銨鹽的制備方法。
背景技術(shù)：
季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑有許多優(yōu)良性能，可用作纖維的抗靜電劑、柔軟劑、緩染劑、固色劑等，還可用作殺菌消毒劑和發(fā)用化妝品的護(hù)發(fā)劑等各種工業(yè)行業(yè)中。季銨鹽型陽(yáng)離子表活性劑的堿性較強(qiáng)，在堿性溶液中不產(chǎn)生游離胺，性質(zhì)穩(wěn)定。
從結(jié)構(gòu)上看，季銨鹽是銨鹽上的4個(gè)氫原子被有機(jī)基團(tuán)取代而形成的，通常由叔胺與烷基化試劑進(jìn)行反應(yīng)制得。所述的烷基化試劑有氯甲烷、芐基氯等鹵代烷、硫酸二甲酯等硫酸二烷酯；環(huán)氧乙烷等環(huán)氧化物；對(duì)甲苯磺酸甲酯等磺酸酯。傳統(tǒng)的較常見(jiàn)的季銨鹽合成方法主要采用醇特別是乙醇、異丙醇等極性介質(zhì)作為反應(yīng)助溶劑，利用有機(jī)胺如十八叔胺、十二叔胺等不對(duì)稱胺與鹵代物如氯甲烷、氯乙烯、氯化芐等在一定的溫度下反應(yīng)所得。其所存在的主要缺陷是1)用乙醇、異丙醇等極性介質(zhì)作為反應(yīng)助溶劑成本高。2)用乙醇、異丙醇等極性介質(zhì)作為反應(yīng)助溶劑造成資源浪費(fèi)。3)用乙醇、異丙醇等極性介質(zhì)作為反應(yīng)助溶劑，乙醇、異丙醇等揮發(fā)后造成環(huán)境污染。專利CN1174188A、CN1176961A、CN1337935A、CN1384095A、CN1337936A公開(kāi)了一系列由(甲基)丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯與季銨化劑在水中反應(yīng)得到不飽和季銨鹽水溶液的方法，專利CN1296942A公開(kāi)了一種由不飽和叔胺和鹵代烴與水在塔式反應(yīng)器中反應(yīng)制備不飽和季銨鹽的方法。上述公開(kāi)文獻(xiàn)僅涉及不飽和叔胺制備叔銨鹽，而沒(méi)有涉及由烷基叔胺在水中制備季銨鹽，更沒(méi)有對(duì)于烷基叔胺、烷基化試劑以及反應(yīng)參數(shù)的進(jìn)一步研究。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種成本低、環(huán)保節(jié)能的制備季銨鹽的方法。
發(fā)明人經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)，提供了一種對(duì)叔胺、烷基化試劑、溫度、投料比、反應(yīng)時(shí)間等參數(shù)優(yōu)化的技術(shù)方案。
本發(fā)明所述的季銨鹽的制備方法，包括如下步驟C12～C18烷基二甲基叔胺與烷基化試劑在水中于50～105℃反應(yīng)即得所述產(chǎn)物；所述的烷基化試劑選自C1～C8的鹵代烴。
所述的叔胺優(yōu)選為C16～C18烷基二甲基叔胺，更優(yōu)選為十八烷基二甲基叔胺。
所述的烷基化試劑優(yōu)選為下列之一氯甲烷、氯化芐、氯乙烯，最優(yōu)選為氯甲烷。
所述的叔胺與烷基化試劑的當(dāng)量比優(yōu)選為1∶0.95～1.2，最優(yōu)選為1∶1.05～1.1。
所述的水與叔胺的重量比一般為2～7∶1，優(yōu)選為2.5～3.5∶1。
所述的反應(yīng)溫度為50～105℃，優(yōu)選為70～90℃。
所述的反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為1.5～5h。
本發(fā)明制得的季銨鹽水溶液可以直接用作乳化劑、浮選劑、抗靜電劑、柔軟劑、抗菌消毒劑、表面改性劑、分散偶聯(lián)劑、洗滌和化妝品助劑等，其特點(diǎn)是降低了材料消耗和制造成本，并由于環(huán)境友好的特點(diǎn)，特別適用于上述應(yīng)用領(lǐng)域中有較高環(huán)保要求，不含有機(jī)溶劑的使用場(chǎng)合，當(dāng)然也可以脫水后以固體形態(tài)應(yīng)用。
本發(fā)明所制得的季銨鹽活性物含量與用傳統(tǒng)方法所制得的季銨鹽活性物含量相當(dāng)，一般在10-50％。制得季銨鹽水溶液中活性物含量的分析可采用下述方法稱取m克(約1克)的反應(yīng)產(chǎn)物(季銨鹽水溶液)，再加100ml水稀釋，加3-5滴1％二氯螢光黃指示劑，用0.02mol/l的四苯硼酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定到終點(diǎn)。記錄滴定所用的標(biāo)液體積為v，濃度為c。則其活性物含量的計(jì)算式為x％＝c·v·0.3481/m·100％C12～C18的烷基叔胺與鹵代烴在水中反應(yīng)制備相應(yīng)季銨鹽可以達(dá)到與在低碳醇中反應(yīng)相同的效果，但是生產(chǎn)成本大為降低、減少了溶劑對(duì)環(huán)境的污染，具有相當(dāng)高的工業(yè)實(shí)用價(jià)值。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此實(shí)施例1將十八叔胺(十八烷基二甲基叔胺)29克、氯甲烷5.1克、水102克投入反應(yīng)器，在75℃反應(yīng)3小時(shí)即得季銨鹽水溶液，其中活性物含量為24.8％，反應(yīng)原料轉(zhuǎn)化率99.48％。
對(duì)比例1將反應(yīng)介質(zhì)改為乙醇，其它同實(shí)施例1，得到季銨鹽水溶液，其中活性物含量為24.7％，反應(yīng)原料轉(zhuǎn)化率99.08％。
實(shí)施例2將十二叔胺(十二烷基二甲基叔胺)21.3克、氯甲烷5.1克、水62克投入反應(yīng)器，在45℃反應(yīng)5小時(shí)即得季銨鹽水溶液，其中活性物含量為29.7％，反應(yīng)原料轉(zhuǎn)化率99.67％。
對(duì)比例2將上述反應(yīng)的介質(zhì)改為異丙醇，其它同實(shí)施例2，得到季銨鹽水溶液，其中活性物含量為29.7％，反應(yīng)原料轉(zhuǎn)化率99.67％。
實(shí)施例3將十二叔胺(十二烷基二甲基叔胺)21.3克、氯化芐12.7克、水63克.投入反應(yīng)器，在60℃反應(yīng)3.5小時(shí)即得季銨鹽水溶液，其中活性物含量為34.8％，反應(yīng)原料轉(zhuǎn)化率99.47％。
對(duì)比例3將上述反應(yīng)的介質(zhì)改為乙醇，其它同實(shí)施例3，得到季銨鹽水溶液，其中活性物含量為34.6％，反應(yīng)原料轉(zhuǎn)化率98.90％。
實(shí)施例4將十八叔胺(十八烷基二甲基叔胺)29克、氯乙烯6.3克、水53克投入反應(yīng)器，在95℃反應(yīng)1.5小時(shí)即得季銨鹽水溶液，其中活性物含量為39.5％，反應(yīng)原料轉(zhuǎn)化率99.39％。
對(duì)比例4將上述反應(yīng)的介質(zhì)改為乙醇與異丙醇(體積比1∶1)的混合物，其它同實(shí)施例4，得到季銨鹽水溶液，其中活性物含量為39.5％，反應(yīng)原料轉(zhuǎn)化率99.15％。
權(quán)利要求
1.一種季銨鹽的制備方法，其特征在于包括如下步驟C12～C18烷基二甲基叔胺與烷基化試劑在水中于50～105℃反應(yīng)即得所述產(chǎn)物；所述的烷基化試劑選自C1～C8的鹵代烴。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的叔胺為C16～C18烷基二甲基叔胺。
3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的叔胺為十八烷基二甲基叔胺。
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的烷基化試劑為下列之一氯甲烷、氯化芐、氯乙烯。
5.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于所述的烷基化試劑為氯甲烷。
6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的叔胺與烷基化試劑的當(dāng)量比為1∶0.95～1.2。
7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的水與叔胺的重量比為2～7∶1。
8.如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于所述的叔胺與烷基化試劑的當(dāng)量比為1∶1.05～1.1，水與叔胺的重量比為2.5～3.5∶1。
9.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的反應(yīng)溫度為70～90℃。
10.如權(quán)利要求1～9之一所述的制備方法，其特征在于所述的反應(yīng)時(shí)間為1.5～5h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種季銨鹽的制備方法，包括如下步驟C
文檔編號(hào)C07C211/62GK101050182SQ20061005021
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2006年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月6日
發(fā)明者汪平華, 邱永前, 王建風(fēng), 陳曉明 申請(qǐng)人:浙江華特實(shí)業(yè)集團(tuán)華特化工有限公司