一種含氟烴基磺酸型表面活性劑及其合成方法技術

本發明專利技術提供了一種含氟烴基磺酸型表面活性劑。本發明專利技術提供的含氟烴基磺酸型表面活性劑具有優異的抗鹽性。根據實施例的實驗結果可知，本申請提供的含氟烴基磺酸型表面活性劑具有優異的耐鹽性，在鹽度為3.34％的人工海水中的表面張力和在純水中的表面張力相當，只有微量的增高，且增高值為0.5～2.7mN·m

Fluorinated alkyl sulfonic acid type surfactant and synthetic method thereof

The present invention provides a fluorine-containing alkyl sulfonic acid type surfactant. The fluorinated alkyl sulfonic acid surfactant provided by the present invention has excellent salt resistance. According to the experimental results the embodiment of the fluorinated alkyl sulfonic acid type surfactant is provided with excellent salt tolerance, surface tension in artificial seawater salinity in 3.34% and in water surface tension is only a trace of increased, and the increase value of 0.5 ~ 2.7mN / M

【技術實現步驟摘要】
一種含氟烴基磺酸型表面活性劑及其合成方法
本專利技術涉及表面活性劑
，尤其涉及一種含氟烴基磺酸型表面活性劑及其合成方法。
技術介紹
含氟烴基表面活性劑具有獨特的“三高”、“二憎”性能，即表面活性高、耐熱穩定性高、化學穩定性高和憎水、憎油。隨著國際國內市場的日益增大，含氟表面活性劑已經被廣泛應用于石油開采、煤炭冶金、機械工業、醫藥和農業等領域。通常含有C3～C12的氟烴基表面活性劑都具有優良的表面活性，但全氟化合物的廣泛應用也帶來的一系列環境問題，如全氟辛酸鹽(PFOA)具有持久性環境有機污染物的基本特征。近十年來，新型含氟表面活性劑分子結構不斷涌現，具有雙碳氟鏈、碳氟碳氫雜化雙鏈、雙親水鏈、多親水鏈等新型含氟表面活性劑相繼被報道。盡管含氟表面活性劑一直處于高速發展中，然而現有的含氟烴基表面活性劑卻普遍存在著在鹽溶液中不穩定的缺陷。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種含氟烴基磺酸型表面活性劑及其合成方法，本專利技術提供的含氟烴基磺酸型表面活性劑具有優異的抗鹽性。本專利技術提供了一種含氟烴基磺酸型表面活性劑，具有式I所示結構：式I中，Rf為C3～C20含氟烷基；Y為C3～C6亞烷基；X可為-H或者-OH；R1和R2獨立的為C2～C6亞烷基、C2～C6末端取代的羥烴基、C2～C6含雙鍵的烷基、苯基或者芐基；R3為-CH2-、-CH2CH2-或者為-CH2-NH-。優選的，所述含氟烷基為全氟烷基或端甲基含氟烷基。優選的，所述端甲基含氟烷基為-CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CH3、-CF2CF2CF2CF2CF2CH3、-CF2CF2CF2CF2CH3、-CF2CF2CF2CH3或-CF2CF2CH3。優選的，所述Y為-CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2CH2-或-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-。優選的，所述C2～C6亞烷基為-CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2CH2-或-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-；所述C2～C6末端取代的羥烴基為-CH2CH2OH或-CH2CH2CH2OH；所述C2～C6含雙鍵的烷基為C2～C6雙鍵在端側的直鏈烷基。本專利技術提供了一種含氟烴基磺酸型表面活性劑的合成方法，包括以下步驟：將二取代胺的溶液和含氟碘代烷進行取代反應，得到含氟烴基胺中間體；將所述含氟烴基胺中間體與磺酸類有機物在混合溶劑中進行季銨化反應，得到含氟烴基磺酸型表面活性劑；所述混合溶劑包括有機溶劑和水；所述有機溶劑為乙二醇甲醚、乙二醇乙醚或丙二醇；所述混合溶劑中有機溶劑和水的體積比為(1～9):1。優選的，所述二取代胺為二乙醇胺、二丙基胺、二烯丙基胺和二芐胺中的一種或幾種；所述含氟碘代烷為全氟己基乙基碘、全氟丁基乙基碘、全氟己基甲基碘、碘代全氟己烷、碘代全氟丁烷、碘代全氟辛烷和1,1,2,2,3,3,4,4,5,5-十氟-1-碘己烷中的一種或幾種。優選的，所述二取代胺和含氟碘代烷的摩爾比為1:(1～1.5)；所述二取代胺的溶液的濃度為2.5～4mol/L。優選的，所述磺酸類有機物為鹵代烷磺酸鈉和/或者磺酸內酯。優選的，所述含氟烴基胺中間體和磺酸類有機物的摩爾比為1:(2～3.5)；所述氟烴基胺中間體和磺酸類有機物的物質的量之和與混合溶劑的體積之比為1mol:(250～350)mL。本專利技術提供了一種含氟烴基磺酸型表面活性劑。本專利技術提供的含氟烴基磺酸型表面活性劑具有優異的抗鹽性。根據實施例的實驗結果可知，本申請提供的含氟烴基磺酸型表面活性劑具有優異的耐鹽性，在鹽度為3.34％的人工海水中的表面張力和在純水中的表面張力相當，只有微量的增高，且增高值為0.5～2.7mN·m-1。具體實施方式本專利技術提供了一種含氟烴基磺酸型表面活性劑，具有式I所示結構：式I中，Rf為C3～C20含氟烷基；Y為C3～C6亞烷基；X可為-H或者-OH；R1和R2獨立的為C2～C6亞烷基、C2～C6末端取代的羥烴基、C2～C6含雙鍵的烷基、苯基或者芐基；R3為-CH2-、-CH2CH2-或者為-CH2-NH-。在本專利技術中，所述式I中Rf為C3～C20含氟烷基，優選為C3～C20全氟烷基或C3～C20端甲基含氟烷基；所述端甲基含氟烷基優選為-CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CH3、-CF2CF2CF2CF2CF2CH3、-CF2CF2CF2CF2CH3、-CF2CF2CF2CH3或-CF2CF2CH3。在本專利技術中，所述式I中Y為C3～C6亞烷基，優選為-CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2CH2-或-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-。在本專利技術中，所述式I中R1和R2獨立的為C2～C6亞烷基、C2～C6末端取代的羥烴基、C2～C6含雙鍵的烷基、苯基或者芐基。在本專利技術中，所述C2～C6亞烷基優選為-CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2CH2-或-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-；所述C2～C6末端取代的羥烴基優選為-CH2CH2OH或-CH2CH2CH2OH；所述C2～C6含雙鍵的烷基優選為C2～C6雙鍵在端側的直鏈烷基，更優選為-CH2CH2＝CH2或-CH2CH2CH2＝CH2。在本專利技術中，所述式I中R3為-CH2-、-CH2CH2-或-CH2-NH-。在本專利技術中，當所述R3為-CH2-NH-時，所述-CH2-NH-中的氮原子優選與Rf形成碳氮鍵進行鍵接。在本專利技術中，具體的，所述含氟烴基磺酸型表面活性劑優選具有式II～式X所示結構：本專利技術還提供了一種含氟烴基磺酸型表面活性劑的合成方法，包括以下步驟：將二取代胺的溶液和含氟碘代烷進行取代反應，得到含氟烴基胺中間體；將所述含氟烴基胺中間體與磺酸類有機物在混合溶劑中進行季銨化反應，得到含氟烴基磺酸型表面活性劑；所述混合溶劑包括有機溶劑和水；所述有機溶劑為乙二醇甲醚、乙二醇乙醚或丙二醇；所述混合溶劑中有機溶劑和水的體積比為(1～9):1。本專利技術將二取代胺的溶液和含氟碘代烷混合進行取代反應，得到含氟烴基胺中間體。在本專利技術中，所述二取代胺優選為二乙醇胺、二丙基胺、二烯丙基胺和二芐胺中的一種或幾種；所述含氟碘代烷優選為全氟己基乙基碘、全氟丁基乙基碘、全氟己基甲基碘、碘代全氟己烷、碘代全氟丁烷、碘代全氟辛烷和1,1,2,2,3,3,4,4,5,5-十氟-1-碘己烷中的一種或幾種。在本專利技術中，所述二取代胺和含氟碘代烷的摩爾比優選為1:(1～1.5)，更優選為1:(1.1～1.4)，最優選為1:(1.2～1.3)。在本專利技術中，所述二取代胺的溶液中的溶劑優選為有機溶劑，更優選為乙酸乙酯、乙醚、四氫呋喃(THF)、乙二醇甲醚、乙腈、二氯甲烷和碳酸二甲酯中的一種或幾種。在本專利技術中，所述二取代胺的溶液的濃度優選為2.5～4mol/L，更優選為2.8～3.8mol/L，最優選為3～3.5mol/L。在本專利技術中，所述取代反應優選在催化劑的催化條件下進行。在本專利技術中，所述催化劑優選為芐基三乙基氯化銨、芐基三甲基氯化銨或四丁基溴化銨。在本專利技術中，所述催化劑的物質的量與二取代胺和含氟碘代烷總物質的量之比優選為(0.5～1.本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種含氟烴基磺酸型表面活性劑，具有式I所示結構：

【技術特征摘要】
1.一種含氟烴基磺酸型表面活性劑，具有式I所示結構：式I中，Rf為C3～C20含氟烷基；Y為C3～C6亞烷基；X為-H或者-OH；R1和R2獨立的為C2～C6亞烷基、C2～C6末端取代的羥烴基、C2～C6含雙鍵的烷基、苯基或者芐基；R3為-CH2-、-CH2CH2-或-CH2-NH-。2.根據權利要求1所述的含氟烴基磺酸型表面活性劑，其特征在于，所述含氟烷基為全氟烷基或端甲基含氟烷基。3.根據權利要求2所述的含氟烴基磺酸型表面活性劑，其特征在于，所述端甲基含氟烷基為-CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CH3、-CF2CF2CF2CF2CF2CH3、-CF2CF2CF2CF2CH3、-CF2CF2CF2CH3或-CF2CF2CH3。4.根據權利要求1所述的含氟烴基磺酸型表面活性劑，其特征在于，所述Y為-CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2CH2-或-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-。5.根據權利要求1所述的含氟烴基磺酸型表面活性劑，其特征在于，所述C2～C6亞烷基為-CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2CH2-或-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-；所述C2～C6末端取代的羥烴基為-CH2CH2OH或-CH2CH2CH2OH；所述C2...

【專利技術屬性】
技術研發人員：梁海波，陳億新，謝文健，王江兵，辛偉賢，陳新滋，
申請(專利權)人：廣州理文科技有限公司，江蘇理文化工有限公司，江西理文化工有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44