一种有机硅双子表面活性剂及其合成方法技术

一种有机硅双子表面活性剂及其合成方法，它涉及有机硅双子表面活性剂及其合成方法。它是要解决三硅氧烷双子表面活性剂的油溶性差、易水解的问题。该有机硅双子表面活性剂的结构式如下：其中n＝1、2或3。制法为：以六甲基二硅氧烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷反应制备氨乙基氨丙基四硅氧烷，再与苯甲醛反应得到2‑苄烯乙基‑3‑四硅甲氧丙基胺；再以环氧氯丙烷与α,ω–二羟基醇类物质制备二醇二缩水甘油醚；将2‑苄烯乙基‑3‑四硅甲氧丙基胺与相应的甘油醚反应即得。该表面活性剂在水相中的界面张力为22.9～23.5mN/m，CAC值为8.56×10‑5～3.28×10‑4，6个月内不水解。可用于工农业各领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机硅双子表面活性剂及其合成方法。
技术介绍
有机硅双子表面活性剂是随着有机硅新型材料发展起来的一种新型表面活性剂，并广泛应用于工农业各领域，该类表面活性剂具有疏水基团(Si-O-Si、Si-C-Si或Si-Si)比传统的碳链疏水性更强，具有优良的降低表面张力的能力，被广泛应用于纺织、化妆品、塑料、涂料、农业化学品、医药、汽车及机械加工等行业。现有的合成有机硅双子表面活性剂的方法较多，如2015年黄良仙等在(《非离子型三硅氧烷双子表面活性剂的制备及性能》，印染助剂，2015，32(10)，21-25.)公开了一种非离子三硅氧烷双子表面活性剂(NTSGS)及基制备方法，该方法是在铂催化下1，1，1，3，5，5，5-七甲基三硅氧烷(MDHM)和烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚(F6)经硅氢加成反应制得羟基封端聚醚改性三硅氧烷(HPEMTS)，再与马来酸酐(MA)进行酯化反应合成，得到非离子三硅氧烷双子表面活性剂。该三硅氧烷的双子表面活性剂的碳链连接基团很短，油溶性差，而且这类三硅氧烷在水溶液中很容易水解，一般半个月已大部分水解，即使是双子型的三硅氧烷表面活性剂也在一个月左右水解，影响其使用性能。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有的三硅氧烷双子表面活性剂的油溶性差、易水解的技术问题，而提供一种有机硅双子表面活性剂及其合成方法。本专利技术的有机硅双子表面活性剂的结构式如下：其中n＝1、2或3。上述的有机硅双子表面活性剂的制备方法如下：一、按氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷与六甲基二硅氧烷的摩尔比为1:(10～20)，将氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷与六甲基二硅氧烷加入反应器中，再向反应器中加入四甲基氢氧化铵作为催化剂，催化剂的加入量为氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷的物质的量的0.1～0.5％，通入氮气保护，油浴加热升温到80～90℃，回流反应4～5h，回收未反应的六甲基二硅氧烷，然后减压蒸馏，得到氨乙基氨丙基四硅氧烷；二、称取步骤一得到的氨乙基氨丙基四硅氧烷与苯甲醛反应，其中氨乙基氨丙基四硅氧烷与苯甲醛摩尔比1:(1～1.3)，先将氨乙基氨丙基四硅氧烷加入反应器中，再加入干燥的分子筛和无水乙醇，搅拌升温至40～70℃，开始滴加苯甲醛的乙醇溶液，滴加完毕后继续升温至回流，回流反应40～60分钟，停止反应，过滤出分子筛，并使用无水乙醇冲洗，合并有机相用无水硫酸钠进行干燥，将乙醇蒸发去除，得到中间体2-苄烯乙基-3-四硅甲氧丙基胺；三、将环氧氯丙烷与α，ω–二羟基醇类物质反应，制备出二醇二缩水甘油醚；其中含有α，ω–二羟基醇类物质为乙二醇、二甘醇或三甘醇；其中制备二醇二缩水甘油醚的具体步骤如下：称取入环氧氯丙烷、氢氧化钠、四丁基溴化铵和含有α，ω–二羟基醇类物质，其中环氧氯丙烷与氢氧化钠的质量之比为1:(1～1.1)，四丁基溴化铵的物质的量为环氧氯丙烷的0.5～1.5％，含有α，ω–二羟基醇类物质与环氧氯丙烷的摩尔比为1：(2～4)，先将环氧氯丙烷、氢氧化钠和四丁基溴化铵加入到反应器中，再将反应器放在0℃的冰水中，在搅拌条件下滴加含有α，ω–二羟基醇类物质，滴加完毕后，升温至40～45℃，反应1～4小时，然后过滤，将液相用饱和氯化铵
水溶液洗涤至中性，分层后将有机层液体用无水硫酸镁干燥后，再常压蒸出二氯甲烷及过量环氧氯丙烷，再减压蒸馏出去未反应的α，ω–二羟基醇类物质及副产物，然后减压蒸馏得到二醇二缩水甘油醚；其中减压蒸馏出乙二醇二缩水甘油醚的条件为温度为125℃，真空度为3～5mmHg；减压蒸馏出二甘醇二缩水甘油醚的条件为温度为162℃，真空度为3～5mmHg；减压蒸馏出三甘醇二缩水甘油醚的条件为温度为204℃，真空度为3mmHg；四、按二醇二缩水甘油醚与2-苄烯乙基-3-四硅甲氧丙基胺的摩尔比为1：(2～3)，将二醇二缩水甘油醚与2-苄烯乙基-3-四硅甲氧丙基胺溶解在无水乙醇中，加热50～80℃，反应10～24小时，然后冷却至室温，旋转蒸发去除乙醇，将剩余混合物用正己烷洗涤后，再旋转蒸发去除正己烷，得到含苯亚胺基四硅氧烷的有机硅双子表面活性剂。本专利技术的有机硅双子表面活性剂是以连接基为二缩水甘油醚与2-苄烯乙基-3-四硅甲氧丙基胺反应得到的二聚四硅氧烷表面活性剂，连接基甘油醚分子链长度长且反应后开环得到羟基官能团使得表面活性剂亲水性增高，同时该表面活性剂的四硅氧烷支链以及苯环官能团构成了亲油基团，增加了油溶性，提高了表面活性剂在油/水界面上的吸附性能，由表面张力仪测定张力，该表面活性剂在水相中的界面张力为22.9～23.5mN/m，这可以保证它们强烈地吸附于气/液界面。同时该表面活性剂的临界聚集浓度CAC值很小，为8.56×10-5～3.28×10-4，表明这类双子表面活性剂容易聚集，在浓度为10-5时即发生聚集，这种超级聚集能力是二聚表面活性剂的显著特点。本专利技术的有机硅双子表面活性剂稳定性好，在水中6个月内不水解，可作为农药助剂成分用于农药中。本专利技术合成方法简单，反应条件温和，操作简便易于控制，后处理简单不需经多次洗涤萃取，通过减压蒸馏即可得到相应产品，产物易于分离。附图说明图1是试验1得到的有机硅双子表面活性剂的红外光谱图；图2为试验1、2和3得到的有机硅双子表面活性剂的得到的表面张力与浓度的对数的关系曲线图。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式的有机硅双子表面活性剂的结构式如下：其中n＝1、2或3。具体实施方式二：具体实施方式一所述的有机硅双子表面活性剂的制备方法如下：一、按氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷与六甲基二硅氧烷的摩尔比为1:(10～20)，将氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷与六甲基二硅氧烷加入反应器中，再向反应器中加入四甲基氢氧化铵作为催化剂，催化剂的加入量为氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷的物质的量的0.1～0.5％，通入氮气保护，油浴加热升温到80～90℃，回流反应4～5h，回收未反应的六甲基二硅氧烷，然后减压蒸馏，得到氨乙基氨丙基四硅氧烷；二、称取步骤一得到的氨乙基氨丙基四硅氧烷与苯甲醛反应，其中氨乙基氨丙基四硅氧烷与苯甲醛摩尔比1:(1～1.3)，先将氨乙基氨丙基四硅氧烷加入反应器中，再加入干燥的分子筛和无水乙醇，搅拌升温至40～70℃，开始滴加苯甲醛的乙醇溶液，滴加完毕后继续升温至回流，回流反应40～60分钟，停止反应，过滤出分子筛，并使用无水乙醇冲洗，合并有机相用无水硫酸钠进行干燥，将乙醇蒸发去除，得到中间体2-苄烯乙基-3-四硅甲氧丙基胺；三、将环氧氯丙烷与α，ω–二羟基醇类物质反应，制备出二醇二缩水甘油醚；其中含有α，ω–二羟基醇类物质为乙二醇、二甘醇或三甘醇；四、按二醇二缩水甘油醚与2-苄烯乙基-3-四硅甲氧丙基胺的摩尔比为1：(2～3)，将二醇二缩水甘油醚与2-苄烯乙基-3-四硅甲氧丙基胺溶解在无水乙醇中，加热50～80℃，反应10～24小时，然后冷却至室温，旋转蒸发去除乙醇，将剩余混合物用正己烷洗涤后，再旋转蒸发去除正己烷，得到含苯亚胺基四硅氧烷的有机硅双子表面活性剂。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是，步骤三中制备二醇二缩水甘油醚的具体步骤如下：称取入环氧氯丙烷、氢氧化钠、四丁基溴化铵和含有α，ω–二
羟基醇类物质，其中环氧氯丙烷与氢氧化钠的质量之比为1:(1～本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机硅双子表面活性剂，其特征在于该表面活性剂的结构式如下：其中n＝1、2或3。

【技术特征摘要】
1.一种有机硅双子表面活性剂，其特征在于该表面活性剂的结构式如下：其中n＝1、2或3。2.制备权利要求1所述的一种有机硅双子表面活性剂的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：一、按氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷与六甲基二硅氧烷的摩尔比为1:(10～20)，将氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷与六甲基二硅氧烷加入反应器中，再向反应器中加入四甲基氢氧化铵作为催化剂，催化剂的加入量为氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷的物质的量的0.1～0.5％，通入氮气保护，油浴加热升温到80～90℃，回流反应4～5h，回收未反应的六甲基二硅氧烷，然后减压蒸馏，得到氨乙基氨丙基四硅氧烷；二、称取步骤一得到的氨乙基氨丙基四硅氧烷与苯甲醛反应，其中氨乙基氨丙基四硅氧烷与苯甲醛摩尔比1:(1～1.3)，先将氨乙基氨丙基四硅氧烷加入反应器中，再加入干燥的分子筛和无水乙醇，搅拌升温至40～70℃，开始滴加苯甲醛的乙醇溶液，滴加完毕后继续升温至回流，回流反应40～60分钟，停止反应，过滤出分子筛，并使用无水乙醇冲洗，合并有机相用无水硫酸钠进行干燥，将乙醇蒸发去除，得到中间体2-苄烯乙基-3-四硅甲氧丙基胺；三、将环氧氯丙烷与α,ω–二羟基醇类物质反应，制备出二醇二缩水甘油醚；其中含有α,ω–二羟基醇类物质为乙二醇、二甘醇或三甘醇；四、按二醇二缩水甘油醚与2-苄烯乙基-3-四硅甲氧丙基胺的摩尔比为1：(2～3)，将二醇二缩水甘油醚与2-苄烯乙基-3-四硅甲氧丙基胺溶解在无水乙醇中，加热50～80℃，反应10～24小时，然后冷却至室温，旋转蒸发去除乙醇，将剩余混合物用正己烷洗涤后，再旋转蒸发去除正己烷，得到含苯亚胺基四硅氧烷的有机硅双子表面活性剂。3.根据权利要求2所述的一种有机硅双子表面活性剂的制备方法，其特征在于步...

【专利技术属性】
技术研发人员：付东，谢洋，杨帆，张晓臣，李鹏，隋新，黄波，任伟东，
申请(专利权)人：黑龙江省科学院高技术研究院，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23