具有氨基酸结构的十六或十八烷基二甲基叔胺季铵盐高性能荧光增白剂的合成及应用

摘要

本发明涉及一系列具有氨基酸结构的十六和十八烷基二甲基叔胺季铵盐高性能荧光增白剂的合成及应用，该系列增白剂主要应用于造纸、涂料、油墨和纺织。采用以下合成步骤：a.0-5℃下三聚氯氰与N,N-二甲基十六（或十八）烷基叔胺反应2.5h，pH值控制在3-4左右，合成一步缩合产物；b.一步缩合产物与DSD酸在45℃下反应4h，pH值控制在6-7，合成二步缩合产物；c.二步缩合产物和系列氨基化合物在90-95℃下反应6h，pH值控制在8-9，合成一系列具有氨基酸结构的十六和十八二甲基叔胺季铵盐高性能荧光增白剂。

说明书

技术领域

本发明涉及精细化工技术领域，提供了一系列具有氨基酸结构的十六和十八烷基二甲 基叔胺季铵盐高性能荧光增白剂的合成及应用。

背景技术

三嗪-DSD酸类荧光增白剂即三嗪基氨基二苯乙烯类荧光增白剂，因其较高的性价比而被 广泛应用于造纸、纺织、涂料、洗涤剂等行业，成为国内外研究和生产最多的一种荧光增白 剂。传统三嗪-DSD酸类荧光增白剂，由于阴离子型磺酸基水溶性好，与疏水织物聚酰纤维、 醋酸纤维亲和性较差，上染率不高，增白效果一般。同时传统荧光增白剂耐酸性差，酸性条 件下易沉淀，荧光性能严重降低。而具有季铵盐基团的两性荧光增白剂具有较好的耐酸性、 与纤维的结合性和具有抑菌活性；氨基酸化合物具有很好的生物相容性。因此，合成具有氨 基酸结构的季铵盐荧光增白剂具有重要的现实意义。

在本发明之前，与本发明相关的技术有：专利CN1287200A介绍一种造纸行业专用的液体 荧光增白剂及其合成工艺。其合成工艺包括原料精制处理、有机反应合成、半成品纯化处理、 提炼浓缩成品四个步骤。主要是利用振动磨筛将原料研磨至500目，半成品纯化处理是利用 反渗透装置对半成品料液进行提纯，产品纯化、储存稳定。专利CN1303424A公开了一种基本 上不含有不想要的盐的荧光增白剂和季铵化合物的水溶配合物。其配合物是选用磺化的荧光 增白剂与特定的季胺配合物进行配合反应，随后除去该反应过程中形成的几乎所有的过量的 盐，生成一种水溶性配合物。采用的纯化技术有溶剂萃取、相分离、高压超滤以及其他过滤 方法。专利CN1411452A公开了一种水溶性的两性荧光增白剂，其中包括一个增白剂特征的游 离基X，X包含至少一个阴离子取代基，并在至少一个叔胺基Z上与至少一个不发色，基本上 是脂肪族的聚季铵盐-羟游离基Y共价结合，Y包含一个以上的季铵盐基团，其中每一个羟 游离基，任选被一个或多个其他杂原子断开和/或取代。专利CN200510104309.6公开了一种 季铵盐类荧光增白剂。其合成方法是三聚氯氰依次与对氨基苯磺酸、DSD酸和三乙醇胺或三 乙胺反应，合成出季铵盐型三嗪基氨基二苯乙烯荧光增白剂。

发明内容

为了解决上述背景技术的缺点，本发明提出了具有氨基酸结构的十六和十八烷基二甲基 叔胺季铵盐高性能荧光增白剂的合成及应用，它利用含有季铵盐基团的型荧光增白剂是两性 化合物，它兼有光学荧光增白剂和阳离子辅助剂的活性，提高了其耐强酸性、与纤维的结合 性和耐洗牢度，同时具有抑菌活性，实用性大大提高。

为了解决现有技术存在的缺点，本发明提出来一系列具有氨基酸结构的十六和十八烷基 二甲基叔胺季铵盐高性能荧光增白剂的合成及应用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一系列具有氨基酸结构的十六和十八烷基二甲基叔胺季铵盐高性能荧光增白剂，其结构 如下：

其中，R₁为氨基化合物中氨基失去一个氢原子后形成的基团，所述氨基化合物为亚氨基 二乙酸，谷氨酸，甘氨酸，亮氨酸中的一种，R₂为-(CH₂)₁₅CH₃和(CH₂)₁₇CH₃。

上述一系列具有氨基酸结构的十六和十八烷基二甲基叔胺季铵盐高性能荧光增白剂，其 合成步骤如下：

在1000mL三口烧瓶中，加入500mL水和36.90g三聚氯氰，冰浴，温度维持在0-5℃； 搅拌并加入同三聚氯氰等摩尔量的N,N-甲基十六或十八烷基叔胺，加入10%NaOH溶液 使反应体系pH值为3-4，反应2.5h；然后加入同三聚氯氰1/2摩尔量的DSD酸（4，4`-二 氨基二苯乙烯-二磺酸），升温至40-50℃，并用10%NaOH溶液调pH值6-7，反应4h；最后 加入与N,N-二甲基十六烷基叔胺等摩尔量的氨基酸化合物，用10%NaOH溶液调节pH值 8-9，反应6h，冷却至室温，加入氯化钠使饱和，析出固体，抽滤，干燥得黄色产品。

具有氨基酸结构的十六和十八烷基二甲基叔胺季铵盐高性能荧光增白剂在棉布增白方面 的应用。所述的应用方法为：在对纯棉布进行荧光增白时，染浴浓度owf即增白剂用量为纯 棉布质量的0.03-0.35%，浴比为1:40，用10%NaOH溶液调染浴pH值在7-8，加入结晶芒 硝，1L溶液加5g结晶芒硝；染色时，把裁好的棉布浸如上述不同浓度的溶液中，加热，并 使温度以2℃/min上升，加热15min，温度从20℃上升至50℃，然后，温度保持50℃，15min 后，将棉布从浴锅中移出，在冷水中冲洗后干燥。

所述owf为染浴浓度，即增白剂和要增白的棉布的重量比，所述浴比为染液体积与棉布重 量比值。

本发明提出的具有氨基酸结构的十六和十八烷基二甲基叔胺季铵盐高性能荧光增白剂， 它利用含有季铵盐基团的型荧光增白剂是两性化合物，兼有光学荧光增白剂和阳离子辅助剂 的活性，提高了其耐强酸性、与纤维的结合性和耐洗牢度，同时具有抑菌活性，实用性大大 提高。

附图说明

图1为实施例1所得产品的核磁谱图。

具体实施方式

实施例1：

在1000mL三口烧瓶中，加入500mL去离子水和36.90g三聚氯氰，冰浴，温度维持在 0-5℃；搅拌并加入53.90g N,N-二甲基十六（或十八）烷基叔胺，加入10%NaOH溶液使反 应体系pH值为3-4，反应2.5h；然后加入37.04g DSD酸，升温至40-50℃，并用10%NaOH 调pH值6-7，反应4h；最后加入26.62g亚氨基二乙酸，用10%NaOH溶液调节pH值8-9， 反应6h，冷却至室温，加入氯化钠使饱和，析出固体，抽滤，干燥得黄色产品。

以实例1为例，产品结构为：R₁为亚氨基二乙酸中氨基失去一个氢原子后形成的功能基 团，R₂为-(CH₂)₁₅CH₃，产品核磁谱图如图1所示，¹H-NMR(DMSO-d₆):10.71(s,NH,2H),9.21 (s,NH,2H),8.03(s,ArH,2H),7.89(s,CH=CH,2H),7.59(d,ArH,2H),7.57(d,ArH,2H),3.13(s, CH₂,8H),0.84-1.55(m,NC₁₆H₃₃(CH₃)₂,78H).

实施例2：

在1000mL三口烧瓶中，加入500mL去离子水和36.90g三聚氯氰，冰浴，温度维持在 0-5℃；搅拌并加入53.90gN,N-二甲基十六（或十八）烷基叔胺，加入10%NaOH溶液使反 应体系pH值为3-4，反应2.5h；然后加入37.04g DSD酸，升温至40-50℃，并用10%NaOH 溶液调pH值6-7，反应4h；最后加入29.43g谷氨酸，用10%NaOH溶液调节pH值8-9， 反应6h，冷却至室温，加入氯化钠使饱和，析出固体，抽滤，干燥得黄色产品。

实施例3：

在1000mL三口烧瓶中，加入500mL去离子水和36.90g三聚氯氰，冰浴，温度维持在 0-5℃；搅拌并加入53.90g N,N-二甲基十六（或十八）烷基叔胺，加入10%NaOH溶液使反 应体系pH值为3-4，反应2.5h；然后加入37.04g DSD酸，升温至40~50℃，并用10%NaOH 溶液调pH值6-7，反应4h；最后加入15.01g甘氨酸，用10%NaOH溶液调节pH值8-9， 反应6h，冷却至室温，加入氯化钠使饱和，析出固体，抽滤，干燥得黄色产品。

实施例4：

在1000mL三口烧瓶中，加入500mL去离子水和36.90g三聚氯氰，冰浴，温度维持在 0-5℃；搅拌并加入53.90g N,N-二甲基十六（或十八）烷基叔胺，加入10%NaOH溶液使反 应体系pH值为3-4，反应2.5h，；然后加入37.04g DSD酸，升温至40-50℃，并用10%NaOH 溶液调pH值6-7，反应4h；最后加入26.24g亮氨酸，用10%NaOH溶液调节pH值8-9， 反应6h，冷却至室温，加入氯化钠使饱和，析出固体，抽滤，干燥得黄色产品。

实施例5：

配制染浴浓度owf为0.03-0.35%的染浴，浴比为1:40，用10%NaOH溶液调pH值在 7-8，加入结晶芒硝，1L溶液加5g结晶芒硝；染色时，把裁好的棉布浸如上述不同浓度的溶 液中，加热，并使温度以2℃/min上升，加热15min，温度从20℃上升至50℃，然后，温度 保持50℃，15min后，将棉布从浴锅中移出，在冷水中冲洗后干燥，测白度。

增白剂采用以上4个实施例中产品，其中R₁分别为亚氨基二乙酸，谷氨酸，甘氨酸，亮 氨酸中氨基失去一个氢原子后形成的基团；R₂为-(CH₂)₁₅CH₃时，测试这四种产品对纯棉布 的增白效果，如表1所示：

表1具有氨基酸结构的十六和十八烷基二甲基叔胺季铵盐高性能荧光增白剂对纯棉布的增白 效果

由实验数据可以看出，本发明制备的具有氨基酸结构的十六和十八烷基二甲基叔胺季铵 盐高性能荧光增白剂对棉布有良好的增白效果，并且随着增白剂浓度增大，亮度值减小，本 发明制备的增白剂用于低浓度时效果更好。