本發(fā)明涉及膠體化學(xué)，特別是表面活性劑化學(xué)領(lǐng)域，特別地涉及一種“假”雙子表面活性劑，及其在水中原位酸堿中和的構(gòu)筑方法。
背景技術(shù)：
表面活性劑是一類分子中同時(shí)具有親水、親油基團(tuán)的兩親化合物，它在許許多多的工業(yè)領(lǐng)域和日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。在其發(fā)展歷史中，通過化學(xué)鍵將兩個(gè)或兩個(gè)以上的同一或幾乎同一的傳統(tǒng)單鏈表面活性劑單體，在其親水頭基或靠近親水頭基附近，用聯(lián)接基團(tuán)將這兩部分聯(lián)接在一起形成一種新的表面活性劑，它被稱為雙子(Gemini)表面活性劑，其中以非共價(jià)鍵聯(lián)接的雙子表面活性劑也稱為“假”雙子(Psedogemini)表面活性劑。
然而迄今為止“假”雙子表面活性劑的構(gòu)筑方式大多采用普通的單鏈表面活性劑與Bola型二元鹽調(diào)配，如Journal of Surfactants and Detergents,2016,19(2):237-247；Langmuir,2013,29(13):4187-4192；The Journal of Physical Chemistry B,2012,116(22):6425-6430；Soft Matter,2015,11(11):2080-2084；Journal ofSurfactants and Detergents,2015,18(1):25-31等。這樣的構(gòu)筑方式最大的不足是同時(shí)帶入了等摩爾的無機(jī)鹽(NaCl，NaBr等)，眾所周知，這些無機(jī)鹽會(huì)對構(gòu)筑的“假”雙子表面活性劑的表面活性及聚集體結(jié)構(gòu)有著不同的影響，限制了所構(gòu)筑的“假”雙子表面活性劑的應(yīng)用。
因此，中國專利105435707A公開了一種在無添加劑的情況下利用反離子耦合方式構(gòu)筑具有類似濁點(diǎn)現(xiàn)象的陽離子型雙子表面活性劑的方法。本發(fā)明在中國專利105435707A的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展其實(shí)施范圍，用兩部分原材料：長鏈烷基的弱堿，如烷基二甲基叔胺，烷基酰胺丙基二甲基叔胺、烷基伯胺、烷基酯基叔胺中的一種或幾種；和Bola型二元弱酸，如脂肪二元酸，芳香二元酸中的一種或幾種；按摩爾比為2:1的比例，在50～60℃時(shí)攪拌下在水中以原位酸堿中和的方式構(gòu)筑“假”雙子表面活性劑，由于中和反應(yīng)生成的是水，不會(huì)帶入無機(jī)鹽。本發(fā)明的構(gòu)筑方法不需要復(fù)雜的合成與提純過程，條件溫和，工藝簡單，不需要高溫高壓設(shè)備，能耗低，很有工業(yè)化前景。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種“假”雙子表面活性劑，另一目的在于提供一種在水中原位酸堿中和的構(gòu)筑方法。
本發(fā)明的一種“假”雙子表面活性劑是由含長鏈烷基的弱堿和Bola型二元弱酸按摩爾比為2:1的比例，50～60℃攪拌下，以水中原位酸堿中和的方式構(gòu)筑。
所述的長鏈烷基的弱堿包含長鏈烷基二甲基叔胺，長鏈烷基酰胺丙基二甲基叔胺，長鏈烷基伯胺，長鏈烷基酯基叔胺中的一種或幾種；其中長鏈烷基二甲基叔胺主要包括十烷基二甲基叔胺、十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺、十八烷基二甲基叔胺、二十烷基二甲基叔胺、二十二烷基二甲基叔胺、二十四烷基二甲基叔胺；長鏈烷基酰胺丙基二甲基叔胺主要包括十烷基酰胺丙基二甲基叔胺、十二烷基酰胺丙基二甲基叔胺、十四烷基酰胺丙基二甲基叔胺、十六烷基酰胺丙基二甲基叔胺、十八烷基酰胺丙基二甲基叔胺、二十烷基酰胺丙基二甲基叔胺、二十二烷基酰胺丙基二甲基叔胺、二十四烷基酰胺丙基二甲基叔胺；長鏈烷基伯胺主要包括十烷基伯胺、十二烷基伯胺、十四烷基伯胺、十六烷基伯胺、十八烷基伯胺、二十烷基伯胺、二十二烷基伯胺、二十四烷基伯胺；長鏈烷基酯基叔胺主要包括十烷基酯基乙基二甲基叔胺、十二烷基酯基乙基二甲基叔胺、十四烷基酯基乙基二甲基叔胺、十六烷基酯基乙基二甲基叔胺、十八烷基酯基乙基二甲基叔胺、二十烷基酯基乙基二甲基叔胺、二十二烷基酯基乙基二甲基叔胺、二十四烷基酯基乙基二甲基叔胺。
所述的Bola型二元弱酸包含脂肪二元酸，芳香二元酸中的一種或幾種；其中脂肪二元酸主要指C2～C15烷基或烯基二元酸，如乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷基二元酸、十二烷基二元酸、十三烷基二元酸、十四烷基二元酸、十五烷基二元酸、馬來酸、富馬酸、蘋果酸、酒石酸、天冬氨酸、谷氨酸等；其中芳香二元酸主要指間苯二甲酸、對苯二甲酸、鄰苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、1,4-萘二甲酸、4,4'-聯(lián)苯二甲酸、2,2'-聯(lián)苯二甲酸、2,6-吡啶二甲酸、2,3-吡啶二甲酸(喹啉酸)等。
具體構(gòu)筑方法為：
將一定質(zhì)量的Bola型二元弱酸、長鏈烷基的弱堿(與Bola型二元羧酸的摩爾比為2:1)分別加入一定量的超純水中，加熱至50～60℃，維持恒溫1小時(shí)以上，完成類似酸堿中和反應(yīng)，直至不溶物完全消失，且得到均勻、澄清透明的水溶液為止，以此方式構(gòu)筑出一定濃度的外觀上透明的陽離子型“假”雙子表面活性劑。
將按上述方法得到的均勻、澄清透明的“假”雙子表面活性劑水溶液在減壓80℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)其中的溶劑水，得到固體樣品后在80℃條件下真空干燥12h以上，即得到“假”雙子表面活性劑的固體產(chǎn)品。
與傳統(tǒng)的單鏈陽離子表面活性劑、以共價(jià)鍵連接的陽離子型雙子表面活性劑不同，本發(fā)明的陽離子型“假”雙子表面活性劑的構(gòu)筑不需要復(fù)雜的合成與提純過程，條件溫和，溫度低，工藝簡單，不需要高溫高壓設(shè)備，可以依據(jù)應(yīng)用場合的需求而在線構(gòu)筑，很有工業(yè)化前景。
具體實(shí)施方式
以下通過實(shí)施例來具體說明本發(fā)明，但本發(fā)明不受這些所限。
實(shí)施例1
將0.005摩爾的丙二酸加入到裝有100mL去離子水的250mL反應(yīng)釜中，在攪拌下加熱至50℃使其溶解后再逐滴加入0.01摩爾的十二烷基二甲基叔胺，攪拌下維持恒溫1小時(shí)，在外觀上溶液表現(xiàn)為完全透明，說明類似酸堿中和反應(yīng)已逐漸完成，這樣就以原位酸堿中和的方式構(gòu)筑出濃度為0.05mol/L的“假”雙子表面活性劑。在減壓80℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)其中的溶劑水(注意產(chǎn)生的大量泡沫，防止沖料)，再將剩余的固形物在80℃條件下真空干燥12h以上，即得到“假”雙子表面活性劑的固體產(chǎn)品(簡稱為12-3-12)。
實(shí)施例2
參照實(shí)施例1中的構(gòu)筑方法和步驟，不同的是0.001摩爾的對苯二甲酸加入到裝有100mL去離子水的250mL反應(yīng)釜中，在攪拌下加熱至55℃后再逐滴加入0.002摩爾的十四烷基酰胺丙基二甲基叔胺，維持55℃恒溫1小時(shí)，在外觀上溶液表現(xiàn)為完全透明，說明類似酸堿中和反應(yīng)已逐漸完成，這樣就以原位酸堿中和方式構(gòu)筑出濃度為0.01mol/L的“假”雙子表面活性劑。在減壓80℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)其中的溶劑水(注意產(chǎn)生的大量泡沫，防止沖料)，再將剩余的固形物在80℃條件下真空干燥12h以上，即得到“假”雙子表面活性劑的固體產(chǎn)品(簡稱為14A-PTA-14A)。
實(shí)施例3
將按照實(shí)施例1與實(shí)施例2中的方法得到的“假”雙子表面活性劑12-3-12和14A-PTA-14A分別配制成濃度為1×10-4mol/L、2×10-4mol/L、3×10-4mol/L、4×10-4mol/L、5×10-4mol/L、6×10-4mol/L、7×10-4mol/L、8×10-4mol/L、9×10-4mol/L、1×10-3mol/L、4×10-3mol/L、6×10-3mol/L、8×10-3mol/L的溶液，在30℃下用懸滴法分別測定實(shí)施例1與實(shí)施例2中的方法得到的“假”雙子表面活性劑12-3-12和14A-PTA-14A的表面張力和臨界膠束濃度。12-3-12的臨界膠束濃度為3.6×10-3mol/L，最低表面張力30.3mN/m；14A-PTA-14A的臨界膠束濃度為5.7×10-4mol/L，最低表面張力29.6mN/m，均低于與其相似的傳統(tǒng)單鏈表面活性劑十二烷基三甲基溴化銨(cmc＝1.6×10-2mol/L，25℃)。
可見，由非表面活性的含長鏈烷基的弱堿和Bola型二元弱酸在水中原位酸堿中和的方式構(gòu)筑的12-3-12和14A-PTA-14A均表現(xiàn)出表面活性劑的表面活性，且具有雙子效應(yīng)。