本發明屬于表面活性劑制備技術領域，具體涉及一種植物油基兩性表面活性劑及其制備方法。

背景技術：

表面活性劑分子由于具有兩親結構，將它溶于水后易在兩項界面產生自組裝而大幅度的降低水溶液的表面張力，從而成為一類重要的精細化學品，是工業生產中提高產品質量、降低生產成本不可缺少的重要原料與助劑。近年來，隨著各類生產活動，科學和技術的進步和發展，對表面活性劑品種和性能提出越來越高的要求，促使表面活性劑科學不斷發展，表面活性劑相關科學及理論研究也得到了進一步完善與充實，表面活性劑已經慢慢的深入到膜材料、納米材料、選擇性反應等各個領域中。因此，如何設計結構新穎的有特殊用途和應用價值的表面活性分子是該領域下一步主要的工作方向。

兩性表面活性劑不同于傳統的陰、陽離子表面活性劑，由于其同時帶有陰陽離子而具有許多優異的特性，比如：低刺激和低毒性；耐硬水性和耐高濃度電解質性；自然降解能力；殺菌性和抑菌性；良好的潤濕性，與其他類型的表面活性劑產品良好的配伍性，并產生協同效應等等。目前，兩性表面活性劑的種類并不多，由于其價格昂貴限制了其廣泛的應用，但是它們在使用過程中所顯示出的獨特優勢，在某些場合足以彌補它們價格過高的不足。近年來，國內科研工作者們也加大了對兩性表面活性劑的合成設計工作，如中國專利CN 102631864A 公開了一種兩性Gemini 表面活性劑及其制備方法，其利用長鏈烷基叔胺、環氧氯丙烷和馬來酸酐經過成鹽、酯化和磺化過程制備得到。 中國專利CN 103739826A公開了 一種聚氨酯型兩性表面活性劑的制備方法，其利用二異氰酸酯和脂肪胺聚氧乙烯醚經過縮聚、擴鏈和季胺化過程制備得到。但是他們所用的合成原料均為價格較高的石油衍生物，在石油資源日益短缺的條件下，尋找更經濟的原料替代品，設計更合理、更環保的表面活性劑路線將具有非常重要的意義。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種植物油基兩性離子表面活性劑及其制備方法，該植物油基兩性離子表面活性劑是一種既帶有銨陽離子又有羧酸陰離子的新型表面活性劑。

為了實現本發明的目的采取的技術方案是：該植物油基兩性離子表面活性劑具有如下分子結構：

其中：R、R'是碳原子數為3-8的烷基，R"是碳原子數為4-16的烷基，X為Cl或Br。

植物油基兩性離子表面活性劑的制備方法包括以下步驟：

（1）在三口燒瓶中加入5 mol/L的氫鹵酸水溶液，攪拌升溫至40-50℃，緩慢的滴加N，N-二甲基脂肪胺至氫鹵酸水溶液中，保溫反應1-2h，隨后滴加60%環氧植物油的乙醇溶液，控制溫度在50-60℃，反應6-8h，反應完畢后減壓蒸餾得到黃色透明膏狀物，進一步重結晶提純得到植物油基胺鹽化合物。其中N，N-二甲基脂肪胺、氫鹵酸和環氧植物油的摩爾比為3:3:1。

（2）取步驟（1）制備的植物油基胺鹽化合物充分溶于200 mL 95%的乙醇水溶液中，加入堿回流攪拌4-6h，停止反應，過濾，濾渣用無水乙醇洗滌3次，真空干燥得到植物油基兩性離子表面活性劑。其中堿的用量為植物油基胺鹽化合物質量的3-5%。

所述的環氧植物油為大豆油環氧油或菜籽油環氧油；

所述的氫鹵酸為鹽酸或氫溴酸；

所述的N，N-二甲基脂肪胺為C₆-C₁₈的脂肪叔胺；

所述的堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。

所述溶有環氧植物油的乙醇溶液為：按體積比計，環氧植物油：乙醇=3:5。

本發明的有益效果有：

（1）本發明為表面活性劑的原料來源提供了新途徑，擺脫了對石油資源的過度依賴。

（2）本發明的植物油基兩性離子表面活性劑是一種既帶有銨陽離子又有羧酸陰離子的新型表面活性劑，具有較低的臨界膠束濃度，在較低濃度下就可以形成曲率較小的膠束結構，具有良好的潤濕性和抗靜電性。

（3）本發明的植物油基兩性離子表面活性劑更容易與其他表面活性劑復配，具有良好的配伍性和相容性。

附圖說明

圖1 實施例1樣品的濃度與電導率關系曲線。

圖2 實施例2樣品的濃度與電導率關系曲線。

圖3 實施例3樣品的濃度與電導率關系曲線。

圖4實施例4樣品的濃度與電導率關系曲線。

圖5 實施例5樣品的濃度與電導率關系曲線。

圖6 實施例6樣品的濃度與電導率關系曲線。

具體實施方式

為了使本發明所述的內容更加便于理解，下面結合具體實施方式對本發明所述的技術方案做進一步的說明，但是本發明不僅限于此。

實施例1：

（1）在三口燒瓶中加入100mL 5 mol/L的鹽酸水溶液，攪拌升溫至40℃，緩慢的滴加0.5 mol的N，N-二甲基丁胺至鹽酸水溶液中，保溫反應1h，隨后滴加1.5 mol含體積分數60%環氧大豆油的乙醇溶液，控制溫度在50℃，反應6h，反應完畢后減壓蒸餾得到黃色透明膏狀物，進一步重結晶提純得到大豆油基丁胺鹽。

（2）取10g步驟（1）制備的大豆油基辛胺鹽充分溶于200mL 體積分數95%的乙醇水溶液中，加入0.5g NaOH回流攪拌4h，停止反應，過濾，濾渣用無水乙醇洗滌3次，真空干燥得到大豆油基兩性離子表面活性劑。

實施例2：

（1）在三口燒瓶中加入100mL 5 mol/L的鹽酸水溶液，攪拌升溫至50℃，緩慢的滴加0.5 mol的N，N-二甲基辛胺至鹽酸水溶液中，保溫反應2h，隨后滴加1.5 mol含體積分數 60%環氧大豆油的乙醇溶液，控制溫度在60℃，反應8h，反應完畢后減壓蒸餾得到黃色透明膏狀物，進一步重結晶提純得到大豆油基辛胺鹽。

（2）取10g步驟（1）制備的大豆油基辛胺鹽充分溶于200mL 體積分數95%的乙醇水溶液中，加入1g KOH回流攪拌6h，停止反應，過濾，濾渣用無水乙醇洗滌3次，真空干燥得到大豆油基兩性離子表面活性劑。

實施例3：

（1）在三口燒瓶中加入100mL 5 mol/L的鹽酸水溶液，攪拌升溫至45℃，緩慢的滴加0.5 mol的N，N-二甲基十二胺至鹽酸水溶液中，保溫反應1.5h，隨后滴加1.5 mol 含體積分數60%環氧大豆油的乙醇溶液，控制溫度在55℃，反應7h，反應完畢后減壓蒸餾得到黃色透明膏狀物，進一步重結晶提純得到大豆油基十二胺鹽。

（2）取10g步驟（1）制備的大豆油基十二胺鹽充分溶于200mL 體積分數95%的乙醇水溶液中，加入0.8g KOH回流攪拌6h，停止反應，過濾，濾渣用無水乙醇洗滌3次，真空干燥得到大豆油基兩性離子表面活性劑。

實施例4：

（1）在三口燒瓶中加入100mL 5 mol/L的鹽酸水溶液，攪拌升溫至50℃，緩慢的滴加0.5 mol的N，N-二甲基十六胺至鹽酸水溶液中，保溫反應2h，隨后滴加1.5 mol 含體積分數60%環氧大豆油的乙醇溶液，控制溫度在60℃，反應8h，反應完畢后減壓蒸餾得到黃色透明膏狀物，進一步重結晶提純得到大豆油基十六胺鹽。

（2）取10g步驟（1）制備的大豆油基十六胺鹽充分溶于200mL體積分數 95%的乙醇水溶液中，加入0.8g NaOH回流攪拌6h，停止反應，過濾，濾渣用無水乙醇洗滌3次，真空干燥得到大豆油基兩性離子表面活性劑。

實施例5：

（1）在三口燒瓶中加入100mL 5 mol/L的氫溴酸溶液，攪拌升溫至50℃，緩慢的滴加0.5 mol的N，N-二甲基辛胺至鹽酸水溶液中，保溫反應2h，隨后滴加1.5 mol含體積分數 60%環氧大豆油的乙醇溶液，控制溫度在60℃，反應8h，反應完畢后減壓蒸餾得到黃色透明膏狀物，進一步重結晶提純得到大豆油基辛胺鹽。

（2）取10g步驟（1）制備的大豆油基辛胺鹽充分溶于200mL 體積分數95%的乙醇水溶液中，加入1g KOH回流攪拌6h，停止反應，過濾，濾渣用無水乙醇洗滌3次，真空干燥得到大豆油基兩性離子表面活性劑。

實施例6：

（1）在三口燒瓶中加入100mL 5 mol/L的鹽酸水溶液，攪拌升溫至50℃，緩慢的滴加0.5 mol的N，N-二甲基辛胺至鹽酸水溶液中，保溫反應2h，隨后滴加1.5 mol含體積分數 60%環氧菜籽油的乙醇溶液，控制溫度在60℃，反應8h，反應完畢后減壓蒸餾得到黃色透明膏狀物，進一步重結晶提純得到菜籽油基辛胺鹽。

（2）取10g步驟（1）制備的菜籽油基辛胺鹽充分溶于200mL體積分數 95%的乙醇水溶液中，加入1g KOH回流攪拌6h，停止反應，過濾，濾渣用無水乙醇洗滌3次，真空干燥得到菜籽油基兩性離子表面活性劑。

性能測試：

臨界膠束濃度是表面活性劑最重要的物性參數，利用電導率測試實施例1-6所制備的表面活性劑的電導率，通過繪制電導率與表面活性劑濃度的關系曲線得到了各表面活性劑的臨界膠束濃度，如下表：

表1：表面活性劑臨界膠束濃度

以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。