一种过氧化氢专用表面活性剂及其复合物
阅读说明：本技术 一种过氧化氢专用表面活性剂及其复合物 (Special surfactant for hydrogen peroxide and compound thereof ) 是由 王洪梅 康刚 张继甫 张艺 张豫红 于 2021-10-15 设计创作，主要内容包括：本发明属于过氧化氢消毒剂领域,公开一种过氧化氢专用表面活性剂及其复合物,所述复合物包括如下重量百分比的原料：80～95％Gemini-季铵盐表面活性剂,1％～5％PH缓冲剂,1％～5％稳定剂。本发明选用Gemini阳离子双季铵盐表面活性剂,具有稳定的结构和表面活性,可以与高浓度过氧化物能热稳定共存,通过与缓冲剂和稳定剂复配,使溶液pH值维持在3-6,过氧化氢含量下降率低于15％,可有效提高过氧化氢含量的稳定性,通过提高过氧化氢的稳定性,可解决过氧化氢包装运输中的胀瓶问题。同时,在提高过氧化氢稳定性的前提可以增强过氧化氢的杀菌效果,对于过氧化氢在消毒剂方面的应用具有重要的意义。(The invention belongs to the field of hydrogen peroxide disinfectants, and discloses a special surface active agent for hydrogen peroxide and a compound thereof, wherein the compound comprises the following raw materials in percentage by weight: 80-95% of Gemini-quaternary ammonium salt surfactant, 1-5% of PH buffering agent and 1-5% of stabilizer. The Gemini cationic diquaternary ammonium salt surfactant has stable structure and surface activity, can stably coexist with high-concentration peroxide under the condition of heat, maintains the pH value of a solution to be 3-6 by compounding with the buffering agent and the stabilizing agent, has the hydrogen peroxide content reduction rate lower than 15 percent, can effectively improve the stability of the hydrogen peroxide content, and can solve the problem of bottle expansion in hydrogen peroxide packaging and transportation by improving the stability of the hydrogen peroxide. Meanwhile, the sterilization effect of the hydrogen peroxide can be enhanced on the premise of improving the stability of the hydrogen peroxide, and the method has important significance for the application of the hydrogen peroxide in the aspect of disinfectants.)
技术领域
本发明属于过氧化氢消毒剂领域，具体涉及一种过氧化氢专用表面活性剂及其复合物。
背景技术
过氧化氢又名双氧水，是弱酸性的无色透明液体，是一种重要的化工原料季产品，作为漂白剂、氧化剂、消毒剂、萃取剂等，广泛用于化学品合成、造纸、金属矿物处理、环保、电子、军工及食品医药等领域。过氧化氢性质活泼，通过破坏细胞结构而致细菌死亡，容易分解成氧气和水，无有害残留物，被称为最清洁的消毒剂，过氧化氢常用于物体表面、皮肤伤口冲洗、食品用工具和设备及医疗器械的消毒与灭菌。但高浓度的过氧化氢对金属的腐蚀性强，使得对医疗器械的灭菌受限，而低浓度过氧化氢消毒液的效果差，故通过添加增效剂以降低过氧化氢浓度，减轻副作用，提高其杀菌效果。
表面活性剂在许多行业配方中被用作性能添加剂，如个人和家庭护理、金属处理、工业清洗、石油开采、农药、消毒剂等。过氧化氢由于其氧化性而不能与很多表面活性剂共存，目前常用于过氧化氢的表面活性剂包括烷基磺酸盐、烷基羧酸、盐磷酸酯等阴离子表面活性剂，氧化胺阳离子表面活性剂，烷基化聚氧乙烯醚、EO-PO嵌段聚醚以及一些特殊结构的烷基糖苷等，但这些表面活性剂仍存在如下缺陷：磺酸盐类阴离子表面活性剂呈碱性，而过氧化氢呈酸性，二者复配过程中会损耗部分过氧化氢，且磺酸盐、磷酸酯盐在酸性环境下会水解成水溶性较差的磺酸、磷酸酯，不适用于高含量的过氧化氢；特殊结构的烷基糖苷由于醚键在热环境下不耐氧化，仅适用于低含量的过氧化氢，较低温度贮存；氧化胺型表面活性剂虽然具有耐酸耐氧化的优点，但其乳化、渗透力较弱，降表面张力能力差，对过氧化氢增效不强。因此，开发适用于过氧化氢的专用表面活性剂作为其增效剂具有重要的现实意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对传统过氧化氢用表面活性剂存在耐氧化性差、增效效果弱的缺陷，提出一种过氧化氢专用表面活性剂及其复合物，具有良好的乳化性能、起泡及稳泡能力，且水溶性、耐盐性好，能更有效的降低表面张力，对过氧化氢的杀菌效果具有增效作用。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种过氧化氢专用表面活性剂，所述表面活性剂为Gemini-季铵盐表面活性剂，其结构通式如下：
其中，R1和R1′分别是含8～14个碳原子的烷基，R2、R3是含有1～4个碳原子的烷基；X-为卤素阴离子。
优选的，所述R1和R1′可以相同也可不同。
本发明选用Gemini-季铵盐表面活性剂为阳离子表面活性剂，与传统的单烷基季铵盐表面活性剂相比，具有较低的临界胶束浓度，且具有良好的乳化性能、起泡及稳泡能力，且水溶性、耐盐性好，能更有效的降低表面张力，对于过氧化氢的杀菌效果具有明显增效作用。
本发明另一目的是提供一种过氧化氢专用表面活性剂复合物，所述复合物包括如下重量百分比的原料：80～95％Gemini-季铵盐表面活性剂，1％～5％PH缓冲剂，1％～5％稳定剂。
优选的，所述Gemini-季铵盐表面活性剂为一种或多种混合物。
优选的，所述缓冲剂为柠檬酸-柠檬酸钠。
优选的，所述稳定剂为甘油，羟基乙叉二磷酸，氮川三乙酸中的一种或多种。
优选的，所述复合物的制备方法包括：向Gemini-季铵盐表面活性剂中加入缓冲剂和稳定剂，升温至40～50℃，缓慢搅拌，直至固体完全溶解，自然冷却至室温，得到无色透明的粘稠液体。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
本发明选用Gemini阳离子双季铵盐表面活性剂，具有稳定的结构和表面活性，可以与高浓度过氧化物能热稳定共存，通过与缓冲剂和稳定剂复配，使溶液pH值维持在3-6，过氧化氢含量下降率低于15％，可有效提高过氧化氢含量的稳定性，通过提高过氧化氢的稳定性，可解决过氧化氢包装运输中的胀瓶问题。同时，在提高过氧化氢稳定性的前提可以增强过氧化氢的杀菌效果，对于过氧化氢在消毒剂方面的应用具有重要的意义。
附图说明
图1为添加15％实施例1专用表面活性剂复合物的20％过氧化氢(左侧)及未添加任何组分的20％过氧化氢(右侧)放置30天的胀瓶现象。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
一种过氧化氢专用表面活性剂复合物，通过如下方法制备所得：称取2g羟基乙叉二磷酸，放入250ml烧杯中，加入氮川三乙酸2g，柠檬酸钠6g，Gemini-季铵盐表面活性剂90g，在40℃下磁力搅拌30min，即得专用表面活性剂复合物；其中所述Gemini-季铵盐表面活性剂由R1和R1′为12碳烷基，R2、R3为甲基的Gemini表面活性剂和R1和R1′为14碳烷基，R2、R3为甲基的Gemini表面活性剂按质量比为1：1组成。
实施例2
一种过氧化氢专用表面活性剂复合物，通过如下方法制备所得：称取2g羟基乙叉二磷酸，放入250ml烧杯中，加入甘油2g，柠檬酸钠6g，Gemini-季铵盐表面活性剂90g，在40℃下磁力搅拌30min，即得专用表面活性剂复合物；其中所述Gemini-季铵盐表面活性剂由R1和R1′为10碳烷基，R2、R3为甲基的Gemini表面活性剂和R1和R1′为12碳烷基，R2、R3为甲基的Gemini表面活性剂按质量比为1：1组成。
实施例3
一种过氧化氢专用表面活性剂复合物，通过如下方法制备所得：称取2g甘油，放入250ml烧杯中，加入氮川三乙酸2g，柠檬酸钠6g，Gemini-季铵盐表面活性剂90g，在40℃下磁力搅拌30min，即得专用表面活性剂复合物；其中所述Gemini-季铵盐表面活性剂由R1和R1′为8碳烷基，R2、R3为甲基的Gemini表面活性剂和R1、R1′为10碳烷基，R2、R3为甲基的Gemini表面活性剂和R1和R1′为12碳烷基，R2、R3为甲基的Gemini表面活性剂按质量比为1：1：1组成。
对比例1
一种过氧化氢表面活性剂复合物，由柠檬酸钠6g、94gGemini-季铵盐表面活性剂在40℃下磁力搅拌30min所得，其中Gemini-季铵盐表面活性剂由R1和R1′为12碳烷基，R2、R3为甲基的Gemini表面活性剂和R1和R1′为14碳烷基，R2、R3为甲基的Gemini表面活性剂按质量比为1：1组成。
对比例2
一种过氧化氢表面活性剂复合物，通过如下方法制备所得：称取2g羟基乙叉二磷酸，放入250ml烧杯中，加入氮川三乙酸2g，柠檬酸钠6g，十二烷基二苯醚二磺酸钠90g，在40℃下磁力搅拌30min，即得表面活性剂复合物。
对比例3
一种过氧化氢表面活性剂复合物，通过如下方法制备所得：称取2g羟基乙叉二磷酸，放入250ml烧杯中，加入氮川三乙酸2g，柠檬酸钠6g，月桂基二甲基氧化胺90g，在40℃下磁力搅拌30min，即得表面活性剂复合物。
对比例4
一种过氧化氢表面活性剂复合物，通过如下方法制备所得：称取2g羟基乙叉二磷酸，放入250ml烧杯中，加入氮川三乙酸2g，柠檬酸钠6g，聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物640090g，在40℃下磁力搅拌30min，即得表面活性剂复合物。
实验分析
1.稳定性
1.1检测样品：分别检测20％过氧化氢、30％过氧化氢添加不同表面活性剂复合物的稳定性。
1.2检测方法：
(1)20％过氧化氢稳定性：取40g 50％过氧化氢，分别添加5g，10g，15g，20g的实施例1-3和对比例1制备的表面活性剂复合物，水补足100g，放置在54℃的恒温箱中。另取40g50％过氧化氢，加水补足100g，作为空白对照组。参考《GB/T 1616-2014工业过氧化氢》测试14天内过氧化氢含量变化。
(2)30％过氧化氢稳定性：取60g 50％过氧化氢，分别添加5g，10g，15g，20g的实施例1-3和对比例1制备的表面活性剂复合物，用水补足100g，放置在54℃的恒温箱中。另取60g 50％过氧化氢，加水补足100g，作为空白对照组。参考《GB/T 1616-2014工业过氧化氢》测试14天内过氧化氢含量变化。
1.3检测结果：
具体结果见表1-8，从表1-6中实验数据可知，添加本发明实施例1-3制备的表面活性剂复合物的过氧化氢，20％过氧化氢的浓度14天下降率均小于10％，30％过氧化氢的浓度14天下降率均小于15；％pH值变化均小于±1.0；而不添加表面活性剂复合物的空白对照组，20％过氧化氢14天下降率达到45％左右，30％过氧化氢14天下降率达到50％左右，从表7数据可知，只添加本发明Gemini-季铵盐表面活性剂的过氧化氢，其14天下降率也有明显降低，从50％降低到24％，说明即使不添加稳定剂，本发明制备的Gemini-季铵盐表面活性剂也可以提高过氧化氢的稳定性。进一步的从表8数据可知，不同表面活性剂对过氧化氢的稳定性效果差别比较大，添加本发明制备的Gemini-季铵盐表面活性剂，30％过氧化氢30天后浓度降低4.5％，而添加其他表面活性剂的30％过氧化氢浓度均出现了较大幅度的下降，进一步说明本发明制备的Gemini-季铵盐表面活性剂为过氧化氢专用表面活性剂，可以提高过氧化氢的稳定性。
表1添加不同浓度实施例1表面活性剂复合物的20％过氧化氢含量稳定性测试数据
表2添加不同浓度实施例1表面活性剂复合物的30％过氧化氢含量稳定性测试数据
表3添加不同浓度实施例2表面活性剂复合物的20％过氧化氢含量稳定性测试数据
表4添加不同浓度实施例2表面活性剂复合物的30％过氧化氢含量稳定性测试数据
表5添加不同浓度实施例3表面活性剂复合物的20％过氧化氢含量稳定性测试数
表6添加不同浓度实施例3表面活性剂复合物的30％过氧化氢含量稳定性测试数据
表7添加20％实施例1和对比例1表面活性剂复合物的30％过氧化氢含量稳定性测试数据
表8 30％过氧化氢在不同的表面活性剂(20％添加量)中的稳定性测试数据
时间
空白
表面活性剂1
2A1
OA-12
L64
初始
30.42％
29.97％
30.36％
30.21％
30.14％
7天
29.02％
27.91％
26.37％
25.58％
16.82％
14天
14.77％
26.64％
12.23％
21.71％
6.56％
30天
6.06％
25.46％
2.95％
16.87％
0.04％
2.杀菌性
2.1实验样品：
(1)实验菌株：白色念珠菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌。
(2)实验样品：过氧化氢，实施例1专用表面活性剂复合物，Gemini-季铵盐表面活性剂(由R1和R1′为12碳烷基，R2、R3为甲基的Gemini表面活性剂和R1和R1′为14碳烷基，R2、R3为甲基的Gemini表面活性剂按质量比为1：1组成)。
(3)中和剂：0.5％Na2S2O3+0.7％卵磷脂+2％吐温-80的0.03mol/L的PBS溶液。
2.2实验方法：依据《消毒技术规范》(2002年版)2.1.1.9.5真菌杀灭实验进行检测。
2.3检测结果
具体结果见表9。从表中可以可知，本发明Gemini季铵盐表面活性剂具有一定的杀菌效果，与过氧化氢复配后，可以大幅度的提高过氧化氢的杀菌效果，缩短杀菌时间，减少过氧化氢的使用量，更进一步说明本发明Gemini季铵盐表面活性剂及其复合物对过氧化氢的稳定性及杀菌性均有明显的提高。
表9真菌杀灭实验结果
2.3存储
分别将20％过氧化氢、添加15％实施例1专用表面活性剂复合物的20％过氧化氢封装于同种材质规格的包装塑料瓶中，封口室温放置30天，观察两个塑料瓶是否出现胀瓶现象，结果见图1。从图1上可以看出，左侧添加本发明专用表面活性剂复合物的塑料瓶未出现胀瓶现象，而右侧未添加任何组分的过氧化氢出现了明显的胀瓶现象，实验现象表明，本发明专用表面活性剂复合物可有效提高过氧化氢含量的稳定性，从而解决过氧化氢包装运输中的胀瓶问题。
以上为本发明较佳实施例，只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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