本發明涉及化學品及其合成技術領域，特別是涉及一種酯基季銨鹽及其制備方法和應用。
背景技術：
酯基季銨鹽作為新一代柔順劑，具有易生物降解，綠色環保；柔軟、抗靜電、抗黃變性能好；耐高溫；配制方便，成本低，性價比高；適合以高濃縮度運用在織物柔軟劑產品中。
專利CN102336675A此分子結構的酯基季銨鹽純在水溶液配方中容易水解的問題；脂肪酸酸值偏高，是因為酯胺合成的時候沒有控制真空度。
專利CN103553947A此分子結構的酯基季銨鹽純在水溶液配方中容易水解的問題；季銨化試劑采用環氧乙烷，反應效率低、成本高。
專利CN102351721A此分子結構的酯基季銨鹽純在水溶液配方中容易水解的問題；季銨化試劑氯代烷，成本高，會有無機鹽產生。
專利CN104262182A此分子結構的酯基季銨鹽純在水溶液配方中容易水解的問題；季銨化試劑氯代烷，成本高，先酯化再季銨化，轉化率低，會有無機鹽產生。
專利CN102586029A此分子結構的酯基季銨鹽純在水溶液配方中容易水解的問題；碳酸二甲酯成本高，合成脂肪酸甲酯轉化率低。
酯基季銨鹽在水溶液配方中長時間存放會導致酯基的水解，這是現階段此類產品的缺點。酯基的水解速度受鄰近吸電子基團或供電子基團的影響，季銨鹽基團是一個強的吸電子基團，它可以使與酯鍵相連的碳原子上的電荷密度下降，從而有利于親電試劑的進攻，促進酯鍵水解。而本發明提供的酯基季銨鹽在其酯基與季銨鹽官能團之間有一異鏈烷基供電子基團，使得季銨鹽基團對與酯鍵相連的碳原子上的電荷密度下降的能力減弱，最終得到抗水解能力更強的新型酯基季銨鹽，水溶液配方穩定性好。
技術實現要素：
基于此，本發明的目的是提供一種新型的酯基季銨鹽。
具體的技術方案如下：
一種酯基季銨鹽，其結構式如下：
其中R1任選自C1-C2的烷基；R2、R3、R4分別獨立選自C1-C2的烷基、CH2CH(COOCnH2n+1)CH3(5≤n≤17)、CH2CH(COOCnH2n)CH3(5≤n≤17)、CH(CH2COO CnH2n+1)CH3(5≤n≤17)或CH(CH2COO CnH2n)CH3(5≤n≤17)，X選自Cl、SO4CH3或SO4CH2CH3。
本發明的另一目的是提供上述酯基季銨鹽的制備方法。
具體的技術方案如下：
(1)將脂肪酸、醇胺及酸性催化劑置于反應釜中，其中脂肪酸與醇胺的摩爾比為1.70-2.00:1.00，控制反應溫度為160-180℃，反應2-4h，然后抽真空至真空度≤-0.090MPa，保持反應溫度為160-180℃，再反應2-4h；
(2)將步驟(1)得到產物與季銨化試劑按1：0.95-0.99的摩爾比進行季銨化反應，控制反應溫度為75-115℃，反應3-5h，加入溶劑，即得所述酯基季銨鹽。
優選地，所述脂肪酸為己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、芥酸中的一種或幾種。
優選地，所述酸性催化劑選自甲基苯磺酸或苯磺酸，添加量為反應物總質量的0.4-0.6％。
優選地，所述季銨化試劑為硫酸二甲酯、硫酸二乙酯或一氯甲烷。
優選地，所述溶劑選自甲醇、乙醇或異丙醇中一種或幾種，添加量為反應物總質量的5.0-25.0％。
本發明的另一目的是提供酯基季銨鹽的應用。
上述酯基季銨鹽在衣物護理劑中的應用。
在其中一些實施例中，所述衣物護理劑為衣物柔順劑，紡織處理劑。
本發明的另一目的是提供一種衣物護理劑。
一種衣物護理劑，包含上述酯基季銨鹽。
本發明的有益效果：
本發明的酯基季銨鹽具有水溶液配方中抗水解能力強，配方穩定性好；易生物降解，綠色環保；柔軟、抗靜電、抗黃變性能好；耐高溫；配制方便，成本低，性價比高等性能。該酯基季銨鹽適合以高濃縮度運用在織物柔軟劑產品中。
具體實施方式
以下通過實施例對本申請做進一步闡述。
實施例1
本實施例用于說明本發明專利一種雙己酸異丙酯基二甲基硫酸甲酯銨，其結構式如下：
R為C5H11。
該酯基季銨鹽的制備方法，包括如下步驟：
(1)在帶有攪拌、溫度計、冷凝出水器的五口燒瓶中加入1.70mol的己酸，1.00mol的醇胺，0.4％的甲苯磺酸，攪拌，加熱到160℃，反應時間為2h，抽真空到≤-0.090MPa，保持反應溫度為160℃，再反應2h得到雙己酸異丙酯基甲基叔胺。
(2)在帶有攪拌、溫度計、冷凝回流器的五口燒瓶中加入酯胺1.00mol，加熱到75℃，緩慢滴入0.95mol硫酸二甲酯，反應4小時，加入反應物總質量5％的甲醇，即得到雙己酸異丙酯基二甲基硫酸甲酯銨。
實施例2
本實施例用于說明本發明專利一種雙癸酸異丙酯基二甲基硫酸甲酯銨，其結構式如下：
R為C9H19。
該酯基季銨鹽的制備方法，包括如下步驟：
(1)在帶有攪拌、溫度計、冷凝出水器的五口燒瓶中加入1.80mol的癸酸，1.00mol的醇胺，0.4％的甲苯磺酸，攪拌，加熱到170℃，反應時間為3h，抽真空到≤-0.090MPa，保持反應溫度為170℃，再反應3h得到雙癸酸異丙酯基甲基叔胺。
(2)在帶有攪拌、溫度計、冷凝回流器的五口燒瓶中加入酯胺1.00mol，加熱到75℃，緩慢滴入0.95mol硫酸二甲酯，反應3小時，加入反應物總質量10％的乙醇，即得到雙癸酸異丙酯基二甲基硫酸甲酯銨。
實施例3
本實施例用于說明本發明專利一種酯基季銨鹽中雙月桂酸異丙酯基乙基甲基硫酸乙酯銨，其結構式如下：
R為C11H23。
該酯基季銨鹽的制備方法，包括如下步驟：
(1)在帶有攪拌、溫度計、冷凝出水器的五口燒瓶中加入1.90mol的月桂酸，1.00mol的醇胺，0.5％的苯磺酸，攪拌，加熱到170℃，反應時間為3h，抽真空到≤-0.090MPa，保持反應溫度為170℃，再反應3h得到雙月桂酸異丙酯基甲基叔胺。
(2)在帶有攪拌、溫度計、冷凝回流器的五口燒瓶中加入酯胺1.00mol，加熱到100℃，緩慢滴入0.98mol硫酸二乙酯，反應5小時，加入反應物總質量10％的乙醇，即得到雙月桂酸異丙酯基乙基甲基硫酸乙酯銨。
實施例4
本實施例用于說明本發明專利一種雙豆蔻酸異丙酯基乙基甲基硫酸乙酯銨，其結構式如下：
R為C13H27。
該酯基季銨鹽的制備方法，包括如下步驟：
(1)在帶有攪拌、溫度計、冷凝出水器的五口燒瓶中加入1.90mol的豆蔻酸，1.00mol的醇胺，0.5％的苯磺酸，攪拌，加熱到170℃，反應時間為4h，抽真空到≤-0.090MPa，保持反應溫度為170℃，再反應4h得到雙豆蔻酸異丙酯基甲基叔胺。
(2)在帶有攪拌、溫度計、冷凝回流器的五口燒瓶中加入酯胺1.00mol，加熱到100℃，緩慢滴入0.98mol硫酸二乙酯，反應5小時，加入反應物總質量10％的異丙醇，即得到雙豆蔻酸異丙酯基乙基甲基硫酸乙酯銨。
實施例5
本實施例用于說明本發明專利一種雙棕櫚酸異丙酯基乙基甲基硫酸乙酯銨，其結構式如下：
R為C15H31。
該酯基季銨鹽的制備方法，包括如下步驟：
(1)在帶有攪拌、溫度計、冷凝出水器的五口燒瓶中加入1.90mol的棕櫚酸，1.00mol的醇胺，0.5％的甲苯磺酸，攪拌，加熱到170℃，反應時間為4h，抽真空到≤-0.090MPa，保持反應溫度為170℃，再反應4h得到雙棕櫚酸異丙酯基甲基叔胺。
(2)在帶有攪拌、溫度計、冷凝回流器的五口燒瓶中加入酯胺1.00mol，加熱到100℃，緩慢滴入0.98mol硫酸二乙酯，反應5小時，加入反應物總質量20％的乙醇，即得到雙棕櫚酸異丙酯基乙基甲基硫酸乙酯銨。
實施例6
本實施例用于說明本發明專利一種雙硬脂酸異丙酯基二甲基氯化銨，其結構式如下：
R為C17H35。
該酯基季銨鹽的制備方法，包括如下步驟：
(1)在帶有攪拌、溫度計、冷凝出水器的五口燒瓶中加入2.00mol的硬脂酸，1.00mol的醇胺，0.6％的甲苯磺酸，攪拌，加熱到180℃，反應時間為5h，抽真空到≤-0.090MPa，保持反應溫度為180℃，再反應5h得到雙硬脂酸異丙酯基甲基叔胺。
(2)在帶有攪拌、溫度計、冷凝回流器的五口燒瓶中加入酯胺1.00mol，加熱到115℃，緩慢通入0.99mol一氯甲烷，反應5小時，加入反應物總質量25％的乙醇，即得到雙硬脂酸異丙酯基二甲基氯化銨。
實施例7
本實施例用于說明本發明專利的一種酯基季銨鹽在衣物護理劑中的應用：
(1)配方組分
(2)配方工藝
a、將A相于50～60℃環境中攪拌溶解?；蛳葘⑷犴槃┯诤娣款A加熱至50～60℃，將水預加熱至50～60℃，酯基季銨鹽加入水中混合攪拌均勻。
b、降溫至45℃，加入B相，攪拌均勻。
c、加入C相，攪拌均勻即可。控制pH＝3～4。
實施例8
本實施例用于說明本發明專利的一種酯基季銨鹽在衣物護理劑中的應用：
(1)配方組分
(2)配方工藝
a、將A相于50～60℃環境中攪拌溶解。或先將柔順劑于烘房預加熱至50～60℃，將水預加熱至50～60℃，酯基季銨鹽加入水中混合攪拌均勻。
b、降溫至45℃，加入B相，攪拌均勻。
c、加入C相，攪拌均勻即可?？刂苝H＝3～4。
以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。
以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。