2-羟基-3,5-二烷基苯磺酸盐阴离子表面活性剂及其制备方法和用途技术

本发明专利技术属于高效表面活性剂领域，具体地说涉及２－羟基－３，５－二烷基苯磺酸盐阴离子表面活性剂及其制备方法和用途。该阴离子表面活性剂的亲水基磺酸基的邻位有一羟基，羟基的邻位和对位均有一碳原子数为４～２０的烷基链作为疏水基；表面活性剂的临界胶束浓度为１０↑［－７］～１０↑［－５］ｍｏｌ／Ｌ；在此浓度下的表面张力为３０～２５ｍＮ／ｍ；当加入电解质后，表面张力升高，与模拟油的界面张力也升高，且电解质浓度越高，张力越大。此类表面活性剂疏水链较长时，具有低的起泡能力，表现在表面活性剂浓度为１０↑［－８］～１０↑［－２］ｍｏｌ／Ｌ之间几乎不起泡，体现出了异于常规的烷基苯磺酸盐阴离子表面活性剂的特性。本发明专利技术的表面活性剂的化学结构式为上图。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高效表面活性剂领域，具体地说涉及2-羟基-3，5-二烷基苯磺酸盐阴离子表面活性剂及其制备方法和用途。
技术介绍
磺酸盐是稠油乳化、三采驱油和泡沫驱油配方中用的最多的阴离子型表面活性剂。其中烷基苯磺酸盐表面活性剂是三次采油用的表面活性剂工业化主要产品之一。烷基苯磺酸盐产品质量较稳定、性能好，有优良的水溶性、耐酸碱性。能单独或与阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性表面活性剂及其它助剂或它们的混合物复合，可用于洗涤剂等日用化学品配方中，还可用于农药、金属清洗加工、矿石浮选、丝绸染整、皮革处理、腐蚀抑制剂、润滑剂、燃料添加剂、纤维清洗剂和防锈添加剂等的配方中。CN1270574A、CN1317364A、CN1272393A、CN1400276A、CN1413762A、CN1569824A等揭示了烷基苯磺酸盐、二烷基苯磺酸盐的制备及应用，但均未提到2-羟基-3，5-二烷基苯磺酸盐及其制备方法和用途。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供具有高表面活性、低起泡性能的2-羟基-3，5-二烷基苯磺酸盐阴离子表面活性剂。本专利技术的目的之二在于提供2-羟基-3，5-二烷基苯磺酸盐阴离子表面活性剂的制备路线和方法。本专利技术的目的之三在于提供2-羟基-3，5-二烷基苯磺酸盐阴离子表面活性剂的用途。本专利技术合成的2-羟基-3，5-二烷基苯磺酸盐阴离子表面活性剂的结构式为：-->其中：m＝4～20，n＝4～20，且8≤m+n≤30；M为碱金属离子中的Na+或K+、碱土金属离子中的Ca2+、Mg2+或Ba2+、铵基离子或以上所述离子的任意混合物。本专利技术的2-羟基-3，5-二烷基苯磺酸盐阴离子表面活性剂的特征在于：磺酸基的邻位有一羟基；羟基的邻位和对位均有一烷基取代基作为疏水基，其中：羟基邻位的取代基为碳原子数为4～20的烷基，羟基对位的取代基为碳原子数为4～20的烷基。本专利技术的2-羟基-3，5-二烷基苯磺酸盐阴离子表面活性剂的制备方法包括以下步骤：(1).酰氯的合成R是碳原子数为3～19的烷基；在反应器中加入碳原子数为4～20的脂肪酸，升温至50～80℃，搅拌下向其中滴加氯化亚砜，脂肪酸与氯化亚砜的摩尔比为1∶1.1～1.8，滴加完毕后加热至沸腾并回流到没有气体放出，然后将多余的氯化亚砜在常压下蒸出，减压蒸馏得到碳原子数为4～20的脂肪酰氯；(2).脂肪酸苯酯的合成R指碳原子数为3～19的烷基；在反应器中加入苯酚，升温至50～80℃，向其中滴加步骤(1)得到的碳原子数为4～20的脂肪酰氯，苯酚与碳原子数为4～20的脂肪酰氯的摩尔比为1∶1～1.3，滴加完毕后继续反应到没有气体放出，停止反应；减压蒸馏得到脂肪酸苯酯；(3).1-(4-羟基)苯基-1-烷基酮的合成方法一：-->R是碳原子数为3～19的烷基；取步骤(2)得到的脂肪酸苯酯，室温下分批加入无水AlCl3，脂肪酸苯酯与无水AlCl3的摩尔比为1∶1.1～1.5，搅拌反应0.3～1小时，升温至80～150℃继续反应1～4小时，停止加热冷至室温；将反应液倾入碎冰或碎冰与盐酸的混合液中，用乙醚萃取，水洗有机相至中性，蒸去乙醚，用石油醚重结晶得到白色固体1-(4-羟基)苯基-1-烷基酮；或方法二：R是碳原子数为3～19的烷基；在反应器中加入苯酚及催化剂三氟化硼或氯化锌，向其中滴加碳原子数4～20的脂肪酸，苯酚∶三氟化硼或氯化锌催化剂∶脂肪酸的摩尔比为1∶1.1～1.8∶1～1.3，滴加完毕后升温至50～80℃继续反应1～6小时，停止加热冷至室温，将反应液倾入碎冰或碎冰与盐酸的混合液中，用乙醚萃取，水洗有机相至中性，蒸去乙醚，用石油醚重结晶得白色固体1-(4-羟基)苯基-1-烷基酮；(4).4-烷基苯酚的合成其中：m＝4～20，R是碳原子数为3～19的烷基；取步骤(3)得到的1-(4-羟基)苯基-1-烷基酮、钯/碳催化剂、无水乙醇和高氯酸加入到高压釜中，1-(4-羟基)苯基-1-烷基酮∶钯/碳催化剂∶无水乙醇∶高氯酸的质量比为15～30∶1∶60～80∶1，依次以氮气、氢气置换高压釜中的空气后，通入氢气使体系压力至指定压力600～1000kPa，在温度为10～50℃下，开动搅拌，氢气压力降低表明反应开始；当体系压力降低200kPa时再补加氢气至指定压力，至压力恒定时氢化还原反应完成；以氮气置换高压釜中的氢气后开釜取出物料，滤去催化剂，并用无水乙醇洗涤催化剂，合并有机-->相，蒸去乙醇，将得到的粗品4-烷基苯酚溶于1，2-二氯乙烷溶剂中，水洗至中性，再蒸去1，2-二氯乙烷，用石油醚重结晶得到白色片状晶体，即4-烷基苯酚；(5).1-(2-羟基-5-烷基)苯基-1-烷基酮的合成其中：m＝4～20，R’是碳原子数为3～19的烷基；取4-烷基苯酚于反应器中，加热至50～120℃使之融解，向其中滴加步骤(1)得到的碳原子数为4～20的脂肪酰氯，4-烷基苯酚与碳原子数为4～20的脂肪酰氯的摩尔比为1∶1～1.3，反应至无气体放出；再分批加入无水AlCl3，4-烷基苯酚与无水AlCl3的摩尔比为1∶1.1～1.5，升温至80～150℃使之重排，停止反应，冷至室温，加入稀盐酸分解铝盐，乙醚或石油醚萃取，水洗有机相至中性，蒸去乙醚或石油醚，得1-(2-羟基-5-辛基)苯基-1-烷基酮粗品，直接用于下一步的氢化还原反应；(6).2，4-二烷基苯酚的合成方法一：其中：m＝4～20，n＝4～20，且8≤(m+n)≤30，R’是碳原子数为3～19的烷基；将步骤(5)得到的1-(2-羟基-5-烷基)苯基-1-烷基酮粗品、钯/碳催化剂、无水乙醇和高氯酸加入到高压釜中，1-(2-羟基-5-烷基)苯基-1-烷基酮粗品∶钯/碳催化剂∶无水乙醇∶高氯酸的质量比为15～30∶1∶60～80∶1，依次以氮气、氢气置换高压釜中的空气后，通入氢气使体系压力至指定压力600～1000kPa，在温度为10～50℃下，开动搅拌，氢气压力降低表明反应开始；当体系压力降低200kPa时再补加氢气至指定压力，至压力恒定时氢化还原反应完成；以氮气置换高压釜中的氢气后开釜取出物料，滤去催化剂，并用无水乙醇洗涤催化剂，合并有机相，蒸去乙醇，将得到的粗品2，4-二烷基苯酚溶于1，2-二氯乙烷溶剂中，水洗有机相至中性，蒸去1，2-二氯乙烷，再经减压蒸馏或柱层析，得到2，4-二烷基苯酚；或-->方法二：在反应器中加入碳原子数为4～20的α-烯烃，AlCl3催化剂，搅拌下加入苯酚，其中α-烯烃∶苯酚∶AlCl3催化剂的摩尔比是5～1 5∶1∶0.2～0.3，升温至50～80℃反应1～4小时，之后降至室温继续反应约10～15小时；然后分别用冰水混合物、5～20wt％NaHCO3、水洗涤得到的产物，合并有机层并用干燥剂干燥；过滤除去干燥剂，再经减压蒸馏或柱层析，得到2，4-二烷基苯酚；(7).2-羟基-3，5-二烷基苯磺酸盐的合成其中：m＝4～20，n＝4～20，且8≤(m+n)≤30；M为碱金属离子中的Na+或K+、碱土金属离子中的Ca2+、Mg2+或Ba2+、铵基离子或以上所述离子的任意混合物；在反应器中加入1，2-二氯乙烷溶剂和步骤(6)得到的2，4-二烷基苯酚，冰水浴降温至低于10℃，搅拌下慢慢滴加氯磺酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种２－羟基－３，５－二烷基苯磺酸盐阴离子表面活性剂，其特征是，所述的２－羟基－３，５－二烷基苯磺酸盐阴离子表面活性剂的结构式为：＊＊＊其中：ｍ＝４～２０，ｎ＝４～２０，且８≤ｍ＋ｎ≤３０；Ｍ为碱金属离子中的Ｎａ↑［＋］或Ｋ ↑［＋］、碱土金属离子中的Ｃａ↑［２＋］、Ｍｇ↑［２＋］或Ｂａ↑［２＋］、铵基离子或以上所述离子的任意混合物。

【技术特征摘要】
1.一种2-羟基-3，5-二烷基苯磺酸盐阴离子表面活性剂，其特征是，所述的2-羟基-3，5-二烷基苯磺酸盐阴离子表面活性剂的结构式为：其中：m＝4～20，n＝4～20，且8≤m+n≤30；M为碱金属离子中的Na+或K+、碱土金属离子中的Ca2+、Mg2+或Ba2+、铵基离子或以上所述离子的任意混合物。2.根据权利要求1所述的2-羟基-3，5-二烷基苯磺酸盐阴离子表面活性剂，其特征是，所述的2-羟基-3，5-二烷基苯磺酸盐阴离子表面活性剂的临界胶束浓度为10-7～10-5mol/L，在此临界胶束浓度下的表面张力为30～25mN/m。3.一种根据权利要求1～2任一项所述的2-羟基-3，5-二烷基苯磺酸盐阴离子表面活性剂的制备方法，其特征是，该方法包括以下步骤：(1).酰氯的合成R是碳原子数为3～19的烷基；在反应器中加入碳原子数为4～20的脂肪酸，升温至50～80℃，搅拌下向其中滴加氯化亚砜，脂肪酸与氯化亚砜的摩尔比为1∶1.1～1.8，滴加完毕后加热至沸腾并回流到没有气体放出，然后将多余的氯化亚砜在常压下蒸出，减压蒸馏得到碳原子数为4～20的脂肪酰氯；(2).脂肪酸苯酯的合成R指碳原子数为3～19的烷基；在反应器中加入苯酚，升温至50～80℃，向其中滴加步骤(1)得到的碳原子数为4～20的脂肪酰氯，苯酚与碳原子数为4～20的脂肪酰氯的摩尔比为1∶1～1.3，滴加完毕后继续反应到没有气体放出，停止反应；减压蒸馏得到脂肪酸苯酯；(3).1-(4-羟基)苯基-1-烷基酮的合成方法一：R是碳原子数为3～19的烷基；取步骤(2)得到的脂肪酸苯酯，室温下分批加入无水AlCl3，脂肪酸苯酯与无水AlCl3的摩尔比为1∶1.1～1.5，搅拌反应0.3～1小时，升温至80～150℃继续反应1～4小时，停止加热冷至室温；将反应液倾入碎冰或碎冰与盐酸的混合液中，用乙醚萃取，水洗有机相至中性，蒸去乙醚，用石油醚重结晶得到白色固体1-(4-羟基)苯基-1-烷基酮；或方法二：R是碳原子数为3～19的烷基；在反应器中加入苯酚及催化剂三氟化硼或氯化锌，向其中滴加碳原子数4～20的脂肪酸，苯酚∶三氟化硼或氯化锌催化剂∶脂肪酸的摩尔比为1∶1.1～1.8∶1～1.3，滴加完毕后升温至50～80℃继续反应1～6小时，停止加热冷至室温，将反应液倾入碎冰或碎冰与盐酸的混合液中，用乙醚萃取，水洗有机相至中性，蒸去乙醚，用石油醚重结晶得白色固体1-(4-羟基)苯基-1-烷基酮；(4).4-烷基苯酚的合成其中：m＝4～20，R是碳原子数为3～19的烷基；取步骤(3)得到的1-(4-羟基)苯基-1-烷基酮、钯/碳催化剂、无水乙醇和高氯酸加入到高压釜中，1-(4-羟基)苯基-1-烷基酮∶钯/碳催化剂∶无水乙醇∶高氯酸的质量比为15～30∶1∶60～80∶1，依次以氮气、氢气置换高压釜中的空气后，通入氢气使体系压力至指定压力600～1000kPa，在温度为10～50℃下，开动搅拌，氢气压力降低表明反应开始；当体系压力降低200kPa时再补加氢气至指定压力，至压力恒定时氢化还原反应完成；以氮气置换高压釜中的氢气后开釜取出物料，滤去催化剂，并用无水乙醇洗涤催化剂，合并有机相，蒸去乙醇，将得到的粗品4-烷基苯酚溶于1，2-二氯乙烷溶剂中，水洗至中性，再蒸去1，2-二氯乙烷，用石油醚重结晶得到白色片状晶体，即4-烷基苯酚；(5).1-(2-羟基-5-烷基)苯基-1-烷基酮的合成其中：m＝4～20，R’是碳原子数为3～19的烷基；取4-烷基苯酚于反应器中，加热至50～120℃使之融解，向其中滴加步骤(1)得到的碳原子数为4～20的脂肪酰氯，4-烷基苯酚与碳原子数为4～20的脂肪酰氯的摩尔比为1∶1～1.3，反应至无气体放出；再分批加入无水AlCl3，4-烷基苯酚与无水AlCl3的摩尔比为1∶1.1～1.5，升温至80～150℃使之重排，停止...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞稼镛，赵濉，黄玉萍，严峰，张路，安静仪，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]