本發(fā)明涉及一種表面活性劑的合成技術，主要適用于合成咪唑啉類衍生物，特別是胺(羥)乙基烷基咪唑啉兩性表面活性劑。
背景技術：
咪唑啉兩性表面活性劑具有低毒、無刺激性，柔軟、抗靜電性，與陰、陽、非離子表面活性劑的配伍性，生物降解性，潤濕、發(fā)泡性及乳化、分散性等優(yōu)良性能，廣泛地應用于清洗劑、化妝品、紡織工業(yè)、抗靜電劑及金屬加工等方面。
咪唑啉中間體是合成咪唑啉兩性表面活性劑的重要單體，咪唑啉中間體的質量好壞關系著能否順利合成咪唑啉兩性表面活性劑。合成咪唑啉中間體的主要步驟是脫除反應中生成的水，一般采用“常壓升溫脫水法”、“真空升溫脫水法”、“溶劑脫水法”。“常壓升溫脫水法”所需溫度高，反應時間較長，且脫水不完全，胺易氧化，能耗較大；“真空升溫脫水法”雖使反應在較低的溫度下進行，可以防止空氣的氧化，但是對設備密封性要求高，真空度不易控制，很容易把胺抽出來排出而產生二酰胺；“溶劑脫水法”雖出水平穩(wěn)，且胺不易被帶出，但要增加成本，消耗一定的潛溶劑，此外潛溶劑的使用也會有一定程度的污染且不易回收利用。
由于制得的咪唑啉中間體是不溶于水的，而大多數(shù)咪唑啉型兩性表面活性劑的應用都是在水溶液中進行的，對其水溶性的要求較高，因此咪唑啉型兩性表面活性劑的季銨化便顯得非常重要。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明涉及一種合成胺(羥)乙基烷基咪唑啉兩性表面活性劑的方法，通過這種方法可以合成多種不同用途的咪唑啉兩性表面活性劑。
本方法以C8-18的脂肪酸，羥乙基乙二胺或二乙烯三胺為原料，進行酰化、環(huán)化合成咪唑啉中間體，通過測定酸值與實際出水量來確定反應的終點。再將合成的咪唑啉中間體與氯乙酸鈉經季銨化反應合成目的產物。
反應機理如下：
本發(fā)明中所述的脂肪酸為C8-18的脂肪酸，如辛酸、癸酸、月桂酸、軟脂酸、硬脂酸和油酸等；多胺可以為羥乙基乙二胺、二乙烯三胺等；有機溶劑為無水乙醇、95％乙醇、異丙醇等。
本發(fā)明中第一步反應中脂肪酸與多胺的摩爾比為1∶0.9-1.4，根據(jù)使用目的不同優(yōu)選為1∶1-1.3，真空度為0.05MPa-0.09MPa，反應溫度分階段進行，在130℃-240℃下進行，優(yōu)選140℃-220℃，反應時間為3h-10h，優(yōu)選4h-7h。第二步反應中咪唑啉中間體與氯乙酸鈉的摩爾比為1∶0.8-4，根據(jù)使用目的不同優(yōu)選為1∶1-3，溫度為70℃-100℃下進行，優(yōu)選75℃-95℃，時間為2h-8h，優(yōu)選3h-5h，pH范圍為5.5-10.5，優(yōu)選7-9，固含量為20％-70％，優(yōu)選30％-50％。
本發(fā)明在反應結束后在真空度為0.06MPa-0.09MPa的條件脫出有機溶劑，溶劑可多次循環(huán)使用，既能節(jié)約成本又能避免對環(huán)境造成污染。
本發(fā)明在第一步反應結束后，采用酸堿滴定法檢測咪唑啉中間體的酸值，計算該步反應的收率，在最終反應結束后，測定產物的水溶性。
具體實施方式
實施例1.月桂酸咪唑啉兩性表面活性劑的合成方法
步驟一：在裝有磁力攪拌、溫度計及減壓蒸餾裝置的500mL四口燒瓶中，加入一定量的月桂酸和二乙烯三胺，使月桂酸與二乙烯三胺的摩爾比為1∶1.2，通氮氣保護，開始加熱并緩慢攪拌，在溫度處在44℃左右時，月桂酸開始熔化，待溫度升至約72℃時，月桂酸與二乙烯三胺完全混合，然后將反應溫度升至130℃左右，此時瓶壁上開始有水汽出現(xiàn)，開動真空泵調節(jié)反應體系的真空度在0.07MPa，繼續(xù)升溫，在溫度為140℃時，第一滴水出現(xiàn)在接收器中，繼續(xù)反應生成水，當溫度升至160℃時，出水速度變慢，幾乎不再有水生成，此階段反應時間大約2小時。繼續(xù)升溫，當溫度大約在200℃時，生成的水量再次多起來，控制溫度在200-210℃反應4小時左右，待反應再無水生成時，蒸餾出過量的二乙烯三胺，停止反應，然后待產物冷卻至120℃時趁熱倒出，再繼續(xù)冷卻至室溫得一淡黃色固體。在反應過程中，每隔一定的時間取樣對酸值進行測試，并用分水器不斷地分出生成的水，通過酸值與實際出水量相結合的方法檢測、判斷反應進行的程度。產品的酸值為2.17，收率為99.18％。
步驟二：稱取一定量制得的月桂酸咪唑啉中間體放入三口燒瓶中，加入異丙醇溶劑，異丙醇的質量為月桂酸咪唑啉中間體質量的60％，加熱攪拌至80℃時，用滴液漏斗向三口燒瓶內分次滴加一定量的氯乙酸鈉溶液，使月桂酸咪唑啉中間體與氯乙酸鈉的摩爾比為1∶2，反應過程中用氫氧化鈉溶液調節(jié)反應體系的pH值在7.5-8.5之間，保溫反應4小時。最后用減壓蒸餾的方法把異丙醇溶劑從反應體系中除去，將產物趁熱倒出，待冷卻后得透明紅棕色液體，即為月桂酸咪唑啉兩性表面活性劑。
實施例2.硬脂酸咪唑啉兩性表面活性劑的合成方法
步驟一：在裝有磁力攪拌、溫度計及減壓蒸餾裝置的500mL四口燒瓶中，加入一定量的硬脂酸和羥乙基乙二胺，使硬脂酸與羥乙基乙二胺的摩爾比為1∶1.2，通氮氣保護，開始加熱并緩慢攪拌，在反應溫度升至130℃左右，此時瓶壁上開始有水汽出現(xiàn)，開動真空泵調節(jié)反應體系的真空度在0.08MPa，繼續(xù)升溫，在溫度為140℃時，第一滴水出現(xiàn)在接收器中，繼續(xù)反應生成水，當溫度升至160℃時，出水速度變慢，幾乎不再有水生成，此階段反應時間大約2小時。繼續(xù)升溫，當溫度大約在200℃時，生成的水量再次多起來，控制溫度在200-210℃反應4小時左右，待反應再無水生成時，蒸餾出過量的羥乙基乙二胺，停止反應，然后待產物冷卻至120℃時趁熱倒出，再繼續(xù)冷卻至室溫得一淡黃色固體。在反應過程中，每隔一定的時間取樣對酸值進行測試，并用分水器不斷地分出生成的水，通過酸值與實際出水量相結合的方法檢測、判斷反應進行的程度。產品的酸值為3.05，收率為98.65％。
步驟二：稱取一定量制得的硬脂酸咪唑啉中間體放入三口燒瓶中，加入無水乙醇溶劑，無水乙醇的質量為硬脂酸咪唑啉中間體質量的50％，加熱攪拌至80℃時，用滴液漏斗向三口燒瓶內分次滴加一定量的氯乙酸鈉溶液，使硬脂酸咪唑啉中間體與氯乙酸鈉的摩爾比為1∶2，反應過程中用氫氧化鈉溶液調節(jié)反應體系的pH值在7.5-8.5之間，保溫反應4小時。最后用減壓蒸餾的方法把無水乙醇溶劑從反應體系中除去，將產物趁熱倒出，待冷卻后得透明紅棕色液體，即為硬脂酸咪唑啉兩性表面活性劑。