由三乙醇胺与硫酸二甲酯反应可制备抗静电剂TM。反应式如下:
CH2CH2OHNCH2CH2OH+(CH3)2SO4CH2CH2OHCH2CH2OHCH3NCH2CH2OH+-CH2CH2OHCH3SO4
由低碳胺制得的阳离子表面活性剂 (1)、脂肪酰氯和低碳胺的缩合
亲水基和疏水基通过酰胺基连接的阳离子表面活性剂
脂肪酰氯和低碳胺的缩合可得到一类亲水基和疏水基通过酰胺基连接的阳离子表面活性剂。其代表产品是Sapamine类表面活性剂。其基本结构为N,N-二乙基-2-油酰胺基乙胺,结构式如下:
N,N-二乙基-2-油酰胺基乙胺可由油酸与三氯化磷合成油酰氯,然后再与N,N-二乙基乙二胺缩合而成。反应式如下:
C17H33COOH+PCl3NaOHC17H33COCl+H3PO4C17H33COCl+NH2CH2CH2NC2H5C2H5C2H5C17H33CONHCH2CH2NC2H5
Aerosol SE可由硬脂酰氯与N,N-二甲基丙二胺进行缩合,然后再用氯乙醇季铵化来制取。合成反应式如下:
C17H35COCl+NH2CH2CH2CH2NCH3CH3CH3C17H35CONHCH2CH2CH2NCH3C17H35CONHCH2CH2CH2NCH3CH3+ClCH2CH2OHCH3+-C17H35CONHCH2CH2CH2NCH2CH2OHClCH3
亲水基和疏水基通过酯基连接的阳离子表面活性剂
如果脂肪酰氯或脂肪酸与含有羟基的低碳胺反应,则可得到一类亲水基和疏水基通过酯基连接的阳离子表面活性剂。该类表面活性剂的代表产品为Soromine系列产品
20世纪90年代,在国际上,双十八烷基二甲基氯化铵(D1821)以其优良的柔软性能而被广泛用作织物柔软剂,但由于其生物降解差,又不易配制成高浓度的产品,在污水处理中还易被污泥吸附而造成环境污染,逐渐被发达国家禁用。。20 世纪90 年代以来,酯基季铵盐阳离子表面活性剂相继开发成功,这些表面活性剂具有传统表面活性剂不具备的性质,如生物降解性好、表面活性高、水溶性好、无毒、无刺激等。
合成如下:
CH2CH2OHC17H35COOH+NCH2CH2OHCH2CH2OHC17H35COOCH2CH2N160~180℃ CH2CH2OHCH2CH2OH+H2O
(2)、脂肪酸与多乙烯多胺缩合
脂肪酸及其酯与多元胺经缩合、脱水闭环可得到烷基咪唑啉类阳离子表面活性剂。例如,由脂肪酸与N-羟乙基乙二胺经缩合成酰胺,然后脱水闭环制得烷基N-羟乙基咪唑啉。反应式如下:
RCOOH+NH2CH2CH2NHCH2CH2OH-H2ORCOONHCH2CH2NHCH2CH2OH-H2O+H2ONRCNCH2
CH2CH2CH2OH烷基N-羟乙基咪唑啉可进一步季铵化,得到季铵盐表面活性剂。反应式如下:
NRCNCH2CH2+CH3ClRCH3CNN+CH2CH2Cl-CH2CH2OHCH2CH2OH
两性离子表面活性剂
主要有:两性咪唑啉衍生物,甜菜碱型两性表面活性剂,氨基酸类表面活性剂
在表面活性剂分子的一端既含有阴离子基又含有阳离子基的表面活性剂,称为两性离子表面活性剂。
两性表面活性剂按其阳离子结构分类。可分成五大类:两性咪唑啉衍生物类;甜菜碱类;氨基酸类;卵磷脂类;大分子类。 (主要是前三种)
一、咪唑啉型两性表面活性剂
两性咪唑啉衍生物是两性表面活性剂中产量和品种最多、应用最广的一种。工业生产的咪唑啉两性表面活性剂都以2-烷基-2-咪唑啉为起始剂。其代表产物为2-烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉
NRC+NCH2CH2OH-CH2COO
两性咪唑啉衍生物的性质和用途
两性咪唑啉衍生物由于性质温和,无毒,对皮肤朗激性小,大量用于日用化学工业。它还具有许多适宜于纺织印染加工特点:同各种助剂配伍性好,与一般树脂、防缩防皱整理剂、净洗剂和部分染料都能同浴处理;具有良好的渗透性和净洗力,对钙皂有分散能力,耐硬水,耐电解质,与其他离子型表面活性剂复配后,可作为高效净洗剂
两性咪唑啉衍生物的合成:
RCOOH+H2NCH2CH2NHCH2CH2OHNRCNCH2CH2OH
-2H2O
NRCNCH2CH2OHNNaOH++ClCH2COONaRCNCH2CH2OH-CH2COO
二、甜菜碱型两性表面活性剂
甜菜碱是从甜菜中提取的天然含氮化合物,学名为三甲基乙酸铵
CH3CH3NCH2COO-
甜菜碱型两性表面活性剂的性质与用途
甜菜碱型两性表面活性剂的特点为化学稳定性好,能耐硬水、氧化剂、还原剂和一般浓度的电解质,对酸碱度适应性较广,能与很多染料和印染助剂配伍。印染加工中可用作还原、直接和酸性染料染色时的匀染剂。
由于二乙醇酰胺的致癌问题,甜菜碱型两性表面活性剂如十二烷基二甲基甜菜碱,被建议用来替代表面活性剂6501,用于织物精炼剂、净洗剂,起增泡、稳泡和增稠作用。
甜菜碱型两性表面活性剂的种类及制备
甜菜碱型两性表面活性剂根据引入的阴离子结构,可分为羧基甜菜碱型、磺基甜菜碱型等。
例如,羧基甜菜碱型
(很重要,BS-12一定要会)
以十二烷基二甲基甜菜碱(商品名为BS-12)为例,制备方法为:首先用等摩尔的氢氧化钠溶液中和氯乙酸至pH=7,制得氯乙酸的钠盐,然后一次性加入等摩尔的十二烷基二甲基胺,在50~100℃下反应5~10h,即得十二烷基二甲基甜菜碱,浓度为30%左右。反应式如下:
ClCH2COOH+C12H25NNaOHCH3CH3ClCH2COONa+H2O+ClCH2COONaCH3C12H25N+CH2COOCH3-CH3+NaCl
磺基甜菜碱