阅读说明：本技术 一种含炔基阳离子表面活性剂及其制备方法 (Alkynyl-containing cationic surfactant and preparation method thereof ) 是由 蒋梦 于 2020-04-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种含炔基阳离子表面活性剂及其制备方法。其结构新颖的含焓炔基阳离子表面活性剂,该表面活性剂具有原料易得成本低,制备过程方便简洁,易于放大生产等优点。本发明采用的步骤为：在装有二异氰酸酯的反应瓶中滴加丙炔醇反应液进行第一步异氰酸酯封端反应；再向反应液中加入定量的N,N-二甲基乙醇胺反应液进行第二步氨基取代反应；最后在弱碱性条件下,向上述反应物中加入定量的3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵水溶液进行第三步季铵化反应,所得产物为一种含炔基阳离子表面活性剂,其具体结构式为：<Image he="622" wi="584" file="DDA0002455146350000011.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>其中,R为-CH<Sub>2</Sub>-CH<Sub>2</Sub>-CH<Sub>2</Sub>-CH<Sub>2</Sub>-CH<Sub>2</Sub>-CH<Sub>2</Sub>-,<Image he="82" wi="700" file="DDA0002455146350000012.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>(The invention relates to an alkynyl-containing cationic surfactant and a preparation method thereof. The enthalpy-containing alkynyl cationic surfactant has the advantages of easily available raw materials, low cost, convenient and simple preparation process, easiness in scale-up production and the like. The method comprises the following steps: adding the propargyl alcohol reaction solution dropwise into a reaction bottle filled with diisocyanateFirst, isocyanate blocking reaction; then adding quantitative N, N-dimethylethanolamine reaction liquid into the reaction liquid to carry out a second step of amino substitution reaction; and finally, under the alkalescent condition, adding a quantitative 3-chloro-2-hydroxypropyl-trimethyl ammonium chloride aqueous solution into the reactants to carry out a third step of quaternization reaction, wherein the obtained product is an alkynyl-containing cationic surfactant, and the specific structural formula of the surfactant is as follows: wherein R is-CH 2 ‑CH 2 ‑CH 2 ‑CH 2 ‑CH 2 ‑CH 2 ‑，)

一种含炔基阳离子表面活性剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种含炔基阳离子表面活性剂及其制备方法。

背景技术

双子表面活性剂由于其双亲水基及双亲油基的特殊结构，具有其它表面活 性剂所不具备的一些特点，从而广泛应用于家庭护理、金属处理、工业清洗、 石油开采等领域。在油气运输过程中,管道的腐蚀经常会给油田经济带来巨大 影响，季铵盐双子表面活性剂可作为一种缓蚀剂改善管道的腐蚀情况。由于季 铵盐双子表面活性剂中阳离子基团可通过静电作用吸附至带负电的金属表面， 在金属表面形成一层致密的吸附薄膜，表面活性剂的疏水性可以抑制水分吸附 至金属表面腐蚀金属，从而降低金属在化学介质中的腐蚀行为。目前国内外对 季铵盐双子表面活性剂作为缓蚀剂主要集中在酸性介质中钢铁腐蚀的缓蚀行为 的研究。王军、裘灵光等制备了一种季铵盐型阳离子双子表面活性剂其使用浓均高于0.1mmol/L以上时，才具有良好的缓蚀性、稳定的吸附性。目前所使用 的季铵盐双子表面活性剂的使用量均较大，导致缓蚀工作经济成本增加；同时 随着人们对环境要求与健康意识的不断增强，双子表面活性剂的难降解与毒性 高是引起全球关注的问题之一。

因此需要大力研发使用量低、超高缓蚀效率、毒性小、对环境友好的新型 双子表面活性剂是十分有必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种含炔基阳离子化合物及其制备方法。

为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种含炔基阳离子表 面活性剂，其特征在于：其具体结构式为：

其中，R为-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-，

一种含炔基阳离子表面活性剂的制备方法，其特征在于：步骤为：

1)在二异氰酸酯中滴加丙炔醇反应液进行异氰酸酯封端反应；其中丙炔醇 和二异氰酸酯的摩尔比为2:1；

2)再向反应液中滴加N,N-二甲基乙醇胺进行氨基取代反应；其中N,N-二 甲基乙醇胺和丙炔醇的摩尔比为1:1；

3)最后在弱碱性条件下，向步骤2)所得反应物中加入3-氯-2-羟丙基-三 甲基氯化铵水溶液进行第三步季铵化反应，反应结束后除去不溶物质，浓缩反 应液，纯化分离出产物，真空干燥至恒重，即得产物含炔基阳离子表面活性剂； 其中3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵和丙炔醇的的摩尔比为1:1。

所述的步骤1)在50～70℃反应6～9h；

步骤2)在60～80℃反应8～12h；

步骤3)在50～80℃反应4～7h。

所述的步骤3)的弱碱条件为pH＝9～10。

所述的二异氰酸酯是指4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(4,4-HDI)，2,2-二苯基 甲烷二异氰酸酯(2,2-HDI)，二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)，六亚甲基二 异氰酸酯(HDI)中任意一种。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1)本发明提供了一种结构新颖的含焓炔基阳离子表面活性剂，该表面活性 剂具有原料易得成本低，制备过程方便简洁，易于放大生产等优点；

2)本发明由于季铵盐双子表面活性剂具有良好的缓蚀效果，同时炔基π电 子云易向金属的空轨道偏移，π成键轨道与金属原子的空轨道相互交盖，增强 与金属的吸附强度，从而增强缓蚀效果，本发明将具有缓蚀效果炔基基团引入 至具有缓蚀效果的多季铵盐双子表面活性剂中，从而获得了一种具有低浓度、 高缓蚀效率的新型含炔基阳离子表面活性剂，该表面活性剂有望替代传统的缓 蚀剂。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例， 对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以 解释本发明，并不用于限定本发明。

一种含炔基阳离子表面活性剂的合成方程式如下：

其中，R为-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-，

实施例1

一种含炔基阳离子表面活性剂的制备方法为：

将4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯反应液(13.11g，0.05mol)加入装有丙二醇 甲醚醋酸酯的反应瓶中，升温至50℃，向其滴加丙炔醇(5.60g，0.10mol)，滴 加时间为40min，滴加完毕后，在该温度下继续反应9h；反应结束后，向上述 反应液中滴加N,N-二甲基乙醇胺(8.91g，0.10mol)，滴加时间为30min，滴加 完毕在80℃反应8h；反应结束后，降温至50℃，用饱和Na₂CO₃水溶液调至反 应液pH值为9，加入3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵(18.81g，0.10mol)，在50℃ 继续反应7h，反应结束后除去不溶物质，浓缩反应液，用甲苯柱层析法纯化分 离出产物，真空干燥至恒重便得产物。

实施例1所得产物的结构式为：

¹H NMR(300MHz，DMSO)：δ7.37(d，8H)，7.11(d，8H)，4.85～4.81 (m，7H)，4.77(d，2H)，4.07(t，4H)，3.84(s，2H)，3.69(t，4H)，3.53～3.25 (d，8H)，3.37(s，2H)，3.28(s，30H)ppm。

实施例2

一种含炔基阳离子表面活性剂的制备方法为：

将六亚甲基二异氰酸酯(8.41g，0.05mol)加入装有丙二醇甲醚醋酸酯的 反应瓶中，升温至50℃，向其滴加丙炔醇(5.60g，0.10mol)，滴加时间为40min， 滴加完毕后，升温至70℃，继续反应6h；反应结束后，向上述反应液中滴加 N,N-二甲基乙醇胺(8.91g，0.10mol)，滴加时间为30min，滴加完毕在该温度 下继续反应12h；反应结束后，降温至50℃，用饱和Na₂CO₃水溶液调至反应 液pH值为9，加入3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵(18.81g，0.10mol)，在80℃ 继续反应4h，反应结束后除去不溶物质，浓缩反应液，用甲苯柱层析法纯化分 离出产物，真空干燥至恒重便得产物。

实施例2所得产物的结构式为：

¹H NMR(300MHz，DMSO)：δ4.86～4.83(m，6H)，3.55～3.23(m，16H)， 3.37(s，2H)，3.29(s，30H)，2.95(t，4H)，1.51(m，4H)，1.31(m，4H) ppm。

实施例3

一种含炔基阳离子表面活性剂的制备方法为：

将二环己基甲烷二异氰酸酯(13.17g，0.05mol)加入装有丙二醇甲醚醋酸 酯的反应瓶中，升温至50℃，向其滴加丙炔醇(5.60g，0.10mol)，滴加时间为 40min，滴加完毕后，升温至60℃，继续反应8h；反应结束后，向上述反应液 中滴加N,N-二甲基乙醇胺(8.91g，0.10mol)，滴加时间为30min，滴加完毕后， 升温至70℃，继续反应10h；反应结束后，降温至50℃，用饱和Na₂CO₃水溶 液调至反应液pH值为10，加入3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵(18.81g，0.10mol)， 在60℃继续反应5h，反应结束后除去不溶物质，浓缩反应液，用甲苯柱层析法 纯化分离出产物，真空干燥至恒重便得产物。

实施例3所得产物的结构式为：

¹H NMR(300MHz，DMSO)：δ4.84～4.80(m，6H)，4.77(d，2H)，3.56～3.22 (m，18H)，3.37(s，2H)，3.33(s，30H)，1.63～1.36(s，18H)，1.13(t， 2H)ppm。

含炔基阳离子表面活性剂具有极好的缓蚀效果，测试了该表面活性剂的缓 蚀效率。具体操作为：采用1cm×1cm的Q2353碳钢为试片，依次用200#砂纸 打磨，400#、600#、800#、1000#砂纸逐级抛光，丙酮/无水乙醇中浸泡除油， 放入干燥箱中进行干燥，称重。50℃下垂悬于40mL含有不同浓度的上述表面 活性剂的0.5M/L盐酸溶液，48h后取出，用丙酮/无水乙醇洗净，再称重。

根据试片失重计算腐蚀速度，进而计算出缓蚀效率。

E％＝(1-W/W₀)×100％

式中，W和W₀，分别为表面活性剂盐酸溶液中和无表面活性剂盐酸溶液中 试片的腐蚀速度，(g)。

含炔基阳离子表面活性剂对Q235碳钢的缓蚀性能测定结果如下表所示。

表1含炔基阳离子表面活性剂的缓蚀效率

以上所述仅是本发明的优选实施例，并非用于限定本发明的保护范围，应 当指出，对本技术领域的普通技术人员在不脱离本发明原理的前提下，对其进 行若干改进与润饰，均应视为本发明的保护范围。