專利名稱：一種長鏈季銨鹽表面活性劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種長鏈季銨鹽表面活性劑的制備方法，屬于表面活性劑的制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
表面活性劑在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用，俗稱“工業(yè)味精”。季銨鹽表面活性劑是重要的陽離子表面活性劑之一。季銨鹽表面活性劑的生產(chǎn)通常是以長碳鏈?zhǔn)灏窞樵吓c季銨化試劑反應(yīng)得到相應(yīng)的長碳鏈季銨鹽。常用的季氨化試劑有鹵代甲烷(如氯甲烷、溴甲烷、碘甲烷)和硫酸二甲酯等。但是，上述的季氨化試劑均有不同程度的毒性和安全性差的問題。如鹵代甲烷具有較高的毒性，而硫酸二甲酯具有較高的毒性和較大的反應(yīng)活性，如其遇水、熱、明火或氧化劑可燃或引發(fā)爆炸，在運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用中存在較大的安全隱患。利用國際上公認(rèn)的綠色季氨化試劑——碳酸二甲酯代替上述季氨化試劑與長鏈?zhǔn)灏?反應(yīng)制備季銨鹽是生產(chǎn)季銨鹽一種重要的綠色化路線。中國專利CN200410012215. I描述了一種酯胺類季銨鹽的合成方法，利用碳酸二甲酯作季氨化試劑，成功地制備了一系列酯胺類季銨鹽。該方法中引入溶劑使得生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的純化成為困難，且高沸點(diǎn)溶劑的回收提高了生產(chǎn)成本。中國專利CN200510061094. 4描述了一種季銨鹽的合成方法，利用碳酸二甲酯與銨離子反應(yīng)合成了一系列的季銨鹽。該方法采用的溫度較高，且引入的催化劑量較大。耿濤等在“甲基碳酸酯季銨鹽的合成與表征”(精細(xì)化工，2010，27 (6) : 537-541)—文中研究了在沒有催化劑存在的條件下長鏈?zhǔn)灏放c碳酸二甲酯的甲基化反應(yīng)。該研究僅對(duì)甲基化反應(yīng)本身進(jìn)行了研究，反應(yīng)溫度較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種長鏈季銨鹽表面活性劑的制備方法，其特點(diǎn)是以長鏈?zhǔn)灏窞樵希妓岫柞榧景被噭?，在催化劑存在下制備長鏈季銨鹽表面活性劑。本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)，其中所述原料份數(shù)除特殊說明外均為摩爾份數(shù)。長鏈季銨鹽表面活性劑的制備方法包括以下步驟將長鏈?zhǔn)灏诽妓岫柞?I : 5 10的摩爾比，催化劑用量為3. 41 X 10_4 2.20 X IO-3摩爾份和相轉(zhuǎn)移劑用量為反應(yīng)物料重量的5 10%，加入帶有攪拌器、溫度計(jì)的反應(yīng)釜中，于溫度90-120°C，壓力O. 2-0. 6MPa，反應(yīng)3 10h，蒸發(fā)回收溶劑后，得到長鏈季銨鹽表面活性劑。所述長鏈?zhǔn)灏窞樘?0、12、14、16、18和碳20中的至少一種。 所述催化劑為四甲基溴化銨、四乙基溴化銨、四丁基溴化銨、十二烷基二甲基溴化銨、十四烷基二甲基溴化銨、十六烷基二甲基溴化銨、十八烷基二甲基溴化銨、溴化I-丁基-3-甲基咪唑或I-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽中的任一種。所述相轉(zhuǎn)移劑為甲醇、乙醇、異丙醇或乙二醇中的任一種。按長鏈季銨鹽表面活性劑的制備方法制備得到的長鏈季銨鹽表面活性劑。性能測(cè)試I、采用按QB 1915-93《陽離子表面活性劑脂肪烷基二甲基鹵化銨及脂肪烷基二甲基芐基鹵化銨》中所示方法測(cè)定長鏈季銨鹽的活性物含量。2、采用GB/T 11276-2007《表面活性劑臨界膠束濃度的測(cè)定》中所示方法測(cè)定長鏈季銨鹽的臨界膠束濃度。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn) I、在催化劑作用下，反應(yīng)溫度降低至90_120°C，得到產(chǎn)品活性物含量達(dá)75%_95%，其活性物含量比不加催化劑的同樣反應(yīng)條件下得到產(chǎn)品的活性物含量提高了 50%。2、本發(fā)明提供的長鏈季銨鹽表面活性劑的制備方法，工藝路線短，成本低，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。3、避免了硫酸二甲酯帶來的運(yùn)輸和使用安全隱患，采用碳酸二甲酯作季氨化試齊U，在工藝過程中不涉及有毒有害的原料，4、無“二廢”排除，是一種可信賴的綠色生產(chǎn)工藝。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，有必要在此指出的是本實(shí)施例只能用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。實(shí)施例I將十六烷基二甲基叔胺碳酸二甲酯=I 6的摩爾比、四甲基溴化銨1·43Χ10_3摩爾份和相轉(zhuǎn)移劑的用量為原料反應(yīng)量的10%加入帶有攪拌器、溫度計(jì)的反應(yīng)釜中，于溫度100°C，壓力O. 26MPa，反應(yīng)6h，蒸發(fā)回收溶劑后，得到活性物含量為75. 20%的長鏈季銨鹽表面活性劑。實(shí)施例2將十六烷基二甲基叔胺碳酸二甲酯=I 6的摩爾比、四乙基溴化銨1.05X10_3摩爾份和相轉(zhuǎn)移劑的用量為原料反應(yīng)量的10%加入帶有攪拌器、溫度計(jì)的反應(yīng)釜中，于溫度100°C，壓力O. 60MPa，反應(yīng)6h，蒸發(fā)回收溶劑后，得到活性物含量為81. 50%的長鏈季銨鹽表面活性劑。實(shí)施例3將十六烷基二甲基叔胺碳酸二甲酯=I 6的摩爾比、四丁基溴化銨6.82X10_4摩爾份和相轉(zhuǎn)移劑的用量為原料反應(yīng)量的10%加入帶有攪拌器、溫度計(jì)的反應(yīng)釜中，于溫度100°C，壓力O. 47MPa，反應(yīng)6h，蒸發(fā)回收溶劑后，得到活性物含量為87. 50%的長鏈季銨鹽表面活性劑。實(shí)施例4將十六烷基二甲基叔胺碳酸二甲酯=I 6的摩爾比、十二烷基三甲基溴化銨
7.13 X IO-4摩爾份和相轉(zhuǎn)移劑的用量為原料反應(yīng)量的10%加入帶有攪拌器、溫度計(jì)的反應(yīng)釜中，于溫度100°c，壓力0.41MPa，反應(yīng)6h，蒸發(fā)回收溶劑后，得到活性物含量為81. 10%的長鏈季銨鹽表面活性劑。實(shí)施例5將十六烷基二甲基叔胺碳酸二甲酯=I 6的摩爾比、十八烷基三甲基溴化銨
5.61 X IO-4摩爾份和相轉(zhuǎn)移劑的用量為原料反應(yīng)量的10%加入帶有攪拌器、溫度計(jì)的反應(yīng)釜中，于溫度100°C，壓力O. 41MPa，反應(yīng)6h，蒸發(fā)回收溶劑后，得到活性物含量為78. 90%的長鏈季銨鹽表面活性劑。實(shí)施例6將十六烷基二甲基叔胺碳酸二甲酯=I 6的摩爾比、溴化I-丁基-3-甲基咪唑I. OOXlO-3摩爾份和相轉(zhuǎn)移劑的用量為原料反應(yīng)量的10%加入帶有攪拌器、溫度計(jì)的反應(yīng)釜中，于溫度100°c，壓力O. 47MPa，反應(yīng)6h，蒸發(fā)回收溶劑后，得到活性物含量為83. 70% 的長鏈季銨鹽表面活性劑。實(shí)施例7將十六烷基二甲基叔胺碳酸二甲酯=I 6的摩爾比、I-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽9. 73 X IO-4摩爾份和相轉(zhuǎn)移劑的用量為原料反應(yīng)量的10%加入帶有攪拌器、溫度計(jì)的反應(yīng)釜中，于溫度100°C，壓力O. 35MPa，反應(yīng)6h，蒸發(fā)回收溶劑后，得到活性物含量為84. 40%的長鏈季銨鹽表面活性劑。實(shí)施例8將十六烷基二甲基叔胺碳酸二甲酯=I 6的摩爾比、四丁基溴化銨2.02X10_3摩爾份和相轉(zhuǎn)移劑的用量為原料反應(yīng)量的10%加入帶有攪拌器、溫度計(jì)的反應(yīng)釜中，于溫度100°C，壓力O. 39MPa，反應(yīng)7h，蒸發(fā)回收溶劑后，得到活性物含量為86. 80%的長鏈季銨鹽表面活性劑。實(shí)施例9將十六烷基二甲基叔胺碳酸二甲酯=I 6的摩爾比、四丁基溴化銨1.68X10_3摩爾份和相轉(zhuǎn)移劑的用量為原料反應(yīng)量的10%加入帶有攪拌器、溫度計(jì)的反應(yīng)釜中，于溫度90°C，壓力O. 3IMPa,反應(yīng)8h，蒸發(fā)回收溶劑后，得到活性物含量為60. 10%的長鏈季銨鹽表面活性劑。實(shí)施例10將十六烷基二甲基叔胺碳酸二甲酯=I 6的摩爾比、四丁基溴化銨1.33X10_3摩爾份和相轉(zhuǎn)移劑的用量為原料反應(yīng)量的10%加入帶有攪拌器、溫度計(jì)的反應(yīng)釜中，于溫度90°C，壓力O. 37MPa，反應(yīng)6h，蒸發(fā)回收溶劑后，得到活性物含量為60. 70%的長鏈季銨鹽表面活性劑。實(shí)施例11將十六烷基二甲基叔胺碳酸二甲酯=I 6的摩爾比、四丁基溴化銨3.41 X 10_4摩爾份和相轉(zhuǎn)移劑的用量為原料反應(yīng)量的10%加入帶有攪拌器、溫度計(jì)的反應(yīng)釜中，于溫度100°C，壓力O. 37MPa，反應(yīng)7h，蒸發(fā)回收溶劑后，得到活性物含量為80. 30%的長鏈季銨鹽表面活性劑。實(shí)施例12將十六烷基二甲基叔胺碳酸二甲酯=I 6的摩爾比、四丁基溴化銨6.82X10_4摩爾份和相轉(zhuǎn)移劑的用量為原料反應(yīng)量的10%加入帶有攪拌器、溫度計(jì)的反應(yīng)釜中，于溫度90°C，壓力O. 34MPa，反應(yīng)8h，蒸發(fā)回收溶劑后，得到活性物含量為62. 90%的長鏈季銨鹽表面活性劑。實(shí)施例13將十六烷基二甲基叔胺碳酸二甲酯=I 6的摩爾比、四丁基溴化銨9.93X10_4摩爾份和相轉(zhuǎn)移劑的用量為原料反應(yīng)量的10%加入帶有攪拌器、溫度計(jì)的反應(yīng)釜中，于溫度100°C，壓力O. 36MPa，反應(yīng)6h，蒸發(fā)回收溶劑后，得到活性物含量為79. 90%的長鏈季銨鹽表面活性劑。實(shí)施例14
將十二烷基二甲基叔胺碳酸二甲酯=I 6的摩爾比、四丁基溴化銨1·98Χ10_3摩爾份和相轉(zhuǎn)移劑的用量為原料反應(yīng)量的10%加入帶有攪拌器、溫度計(jì)的反應(yīng)釜中，于溫度120°C，壓力O. 59MPa，反應(yīng)6h，蒸發(fā)回收溶劑后，得到活性物含量為92. 50%的長鏈季銨鹽表面活性劑。實(shí)施例15將十四烷基二甲基叔胺碳酸二甲酯=I 6的摩爾比、四丁基溴化銨2. 17X IO-3摩爾份和相轉(zhuǎn)移劑的用量為原料反應(yīng)量的10%加入帶有攪拌器、溫度計(jì)的反應(yīng)釜中，于溫度120°C，壓力O. 35MPa，反應(yīng)6h，蒸發(fā)回收溶劑后，得到活性物含量為91. 60%的長鏈季銨鹽表面活性劑。實(shí)施例16將12/14混合叔胺碳酸二甲酯=1:6的摩爾比、四丁基溴化銨2. 05 X 10_3摩爾份和相轉(zhuǎn)移劑的用量為原料反應(yīng)量的10%加入帶有攪拌器、溫度計(jì)的反應(yīng)釜中，于溫度1200C，壓力O. 58MPa，反應(yīng)6h，蒸發(fā)回收溶劑后，得到活性物含量為95. 40%的長鏈季銨鹽表面活性劑。實(shí)施例17將14/16混合叔胺碳酸二甲酯=1:6的摩爾比、四丁基溴化銨2. 20 X 10_3摩爾份和相轉(zhuǎn)移劑的用量為原料反應(yīng)量的10%加入帶有攪拌器、溫度計(jì)的反應(yīng)釜中，于溫度1200C，壓力O. 50MPa，反應(yīng)6h，蒸發(fā)回收溶劑后，得到活性物含量為94. 00%的長鏈季銨鹽表面活性劑。實(shí)施例18將16/18混合叔胺碳酸二甲酯=1:6的摩爾比、四丁基溴化銨2. 05 X 10_3摩爾份和相轉(zhuǎn)移劑的用量為原料反應(yīng)量的10%加入帶有攪拌器、溫度計(jì)的反應(yīng)釜中，于溫度1200C，壓力O. 40MPa,反應(yīng)6h，蒸發(fā)回收溶劑后，得到活性物含量為95. 60%的長鏈季銨鹽表面活性劑。
權(quán)利要求
1.一種長鏈季銨鹽表面活性劑的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟 將長鏈?zhǔn)灏诽妓岫柞?I 5 10的摩爾比，催化劑用量為3. 41X10_4 2.20 X IO-3摩爾份和相轉(zhuǎn)移劑用量為反應(yīng)物料重量的5 10%，加入帶有攪拌器、溫度計(jì)的反應(yīng)釜中，于溫度90-120°C，壓力O. 2-0. 6MPa，反應(yīng)3 10h，蒸發(fā)回收溶劑后，得到長鏈季銨鹽表面活性劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述長鏈季銨鹽表面活性劑的制備方法，其特征在于長鏈?zhǔn)灏窞樘?0、12、14、16、18和碳20中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述長鏈季銨鹽表面活性劑的制備方法，其特征在于催化劑為四甲基溴化銨、四乙基溴化銨、四丁基溴化銨、十二烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基溴化銨、溴化I-丁基-3-甲基咪唑或I-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽中的任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述長鏈季銨鹽表面活性劑的制備方法，其特征在于相轉(zhuǎn)移劑為 甲醇、乙醇、異丙醇或乙二醇中的任一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述長鏈季銨鹽表面活性劑的制備方法制備得到的長鏈季銨鹽表面活性劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種長鏈季銨鹽表面活性劑的制備方法，其特點(diǎn)是將長鏈?zhǔn)灏贰锰妓岫柞? 1∶5～10的摩爾比，催化劑用量為3.41×10-4～2. 20×10-3 摩爾份和相轉(zhuǎn)移劑用量為反應(yīng)物料重量的5～10%，加入帶有攪拌器、溫度計(jì)的反應(yīng)釜中，于溫度90-120℃，壓力0.2-0.6MPa，反應(yīng)3～10h，蒸發(fā)回收溶劑后，得到長鏈季銨鹽表面活性劑。它具有工藝路線短，成本低，能耗小，且無三廢排除的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C07C211/63GK102816075SQ201210306168
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者姚永毅, 張?jiān)ゼt, 周濤 申請(qǐng)人:四川大學(xué), 成都科宏達(dá)科技有限公司