一种松香基氨基酸表面活性剂构筑的粘弹溶液

摘要

本发明涉及一种由松香基氨基酸表面活性剂与一种四聚季铵盐构筑的粘弹溶液，其中的主要成分松香基氨基酸表面活性剂11-脱氢枞酰胺基十一酸钠的分子结构如下：11-脱氢枞酰胺基十一酸钠的临界胶束浓度为0.15mmol/L，说明其具有很强的聚集能力。11-脱氢枞酰胺基十一酸钠与一种四聚季铵盐复配后可以形成性能良好的粘弹溶液，零剪切粘度可以达到400Pa·s，可应用于油田的驱油剂、液体型排污管疏通剂和日常清洁剂配方等。该表面活性剂的主要合成原料脱氢枞酸和氨基酸来自天然产物，具有可再生、可生物降解、来源丰富、结构易于修饰等优点，是绿色表面活性剂重要的原料。它的应用可替代部分石油产品发挥作用，缓解石油能源紧张的局面。

说明书

技术领域

本发明涉及一种松香基表面活性剂粘弹溶液，特别涉及一种松香基氨基酸类阴离子表面活性剂的粘弹溶液，属于松脂化学利用领域。

背景技术

松香是一种丰富的可再生林产资源。以松香为原料的产品或深加工产品已广泛应用于橡胶、油墨、涂料、农药、医药、食品、电子等工业和生活的各个领域中。随着人们对环境问题的日益关注，寻求天然及绿色的生产原料是化工各行业的目标，表面活性剂行业也是如此。而松香具有可再生、可生物降解、来源丰富、结构易于修饰等优点，是绿色表面活性剂的重要原料来源之一。

然而，松香中的主要成分——各种树脂酸的分子结构几乎均为三环二萜的刚性结构。当将其制成表面活性剂后，刚性结构产生的空间阻碍作用将削弱分子间的相互作用力，降低松香表面活性剂的自组织能力。这对于获得具有新颖应用性能的松香基表面活性剂体系是不利的。脱氢枞酸是一种重要的松香衍生物，为了增强其自组织性能，在分子内引入了带柔性链的氨基酸，合成了一种松香基氨基酸型的表面活性剂。这一结构上的修饰大大增强了其聚集能力。而将该表面活性剂与一种四聚盐复配后，发现其可以形成一种具有高粘弹性能的溶液。松香和氨基酸都是天然的、可再生的资源，以它们为原料的松香基氨基酸类两亲分子是一类符合“绿色化学”要求的表面活性剂。以此为主要成分构筑的粘弹溶液则可用于日用化学品和洗涤剂的配方中。

发明内容

随着社会的发展，石油资源越来越紧张，寻求新的，可再生的，绿色的资源迫在眉睫，表面活性剂行业也是如此。而松香和氨基酸具有可再生、可生物降解、来源丰富、结构易于修饰等优点，是绿色表面活性剂重要的原料来源。以松香与氨基酸为原料，合成了一种阴离子型表面活性剂--松香基氨基酸类羧酸盐型表面活性剂。以这种表面活性剂为主要成分，与一种四聚季铵盐tetra-N(6)-Br进行复配，即获得可具有凝胶特征的表面活性剂粘弹溶液。

本发明的技术方案为：一种羧酸盐型阴离子表面活性剂，由脱氢枞酸和氨基酸合成得到，即11-脱氢枞酰胺基十一酸钠。将其与tetra-N(6)-Br进行复配，形成了一种粘弹溶液。

11-脱氢枞酰胺基十一酸钠的结构式如下：

tetra-N(6)-Br的结构式如下：

11-脱氢枞酰胺基十一酸钠的合成路线如下：

将获得的松香基氨基酸表面活性剂配成一定浓度的溶液，然后与四聚季铵盐tetra-N(6)-Br按照一定比例复配，即可得到具有凝胶特征的表面活性剂粘弹溶液。

有益效果

将天然产物脱氢枞酸和氨基酸通过简单的合成步骤就可得到“符合绿色化学”的松香基表面活性剂11-脱氢枞酰胺基十一酸钠，可替代部分石油产品发挥作用，缓解石油能源紧张的局面。表面张力测试结果表明其cmc值为0.15mmol/L，说明其具有很强的聚集能力；将其与四聚季铵盐tetra-N(6)-Br进行复配后，表面活性剂浓度为80mmol/L时零剪切粘度可达400Pa·s，具有凝胶特征。可应用于油田的驱油剂、液体型排污管疏通剂和日常清洁剂配方等。

附图说明

图111-脱氢枞酰胺基十一酸钠的表面张力γ随浓度C的变化曲线图(25℃)

图2表面活性剂粘弹溶液(11-脱氢枞酰胺基十一酸钠浓度为80mmol/L，与四聚季铵盐tetra-N(6)-Br摩尔比为1:0.25)稳定24小时后的宏观图片。

图3表面活性剂粘弹溶液的动态剪切图(G′为储能模量，实心符号；G″为损耗模量，空心符号；11-脱氢枞酰胺基十一酸钠浓度为80mmol/L，与四聚季铵盐tetra-N(6)-Br摩尔比为1:0.25)。

图4表面活性剂粘弹溶液的稳态剪切图(11-脱氢枞酰胺基十一酸钠浓度为80mmol/L，与四聚季铵盐tetra-N(6)-Br摩尔比为1:0.25)。

具体实施方式

实施例1:脱氢枞酰氯的合成。将一定量的脱氢枞酸固体加入装有尾气吸收装置、冷凝回流管的三口瓶中，加入少量4-二甲氨基吡啶(DMAP)作为催化剂，在温度升到60℃时，开始缓慢滴加氯化亚砜(脱氢枞酸和氯化亚砜的物质的量比为1:1.5)。该过程有大量酸性气体生成，用尾气吸收装置吸收。滴加完毕后，设置温度为72℃，继续反应3h。反应结束后，减压旋蒸除去过量的氯化亚砜，制得脱氢枞酰氯。

实施例2:11-脱氢枞酰胺基十一酸钠的合成。在三口烧瓶中加入摩尔量比为1:1的11-氨基十一酸和氢氧化钠,加入一定量的去离子水，升温至60℃，充分搅拌，直到反应体系澄清后停止加热，冷却至室温。再加入适量的丙酮，丙酮与水的体积比为1:1。在充分搅拌下，滴加定量的脱氢枞酰氯的丙酮溶液和NaOH溶液，控制反应温度10-20℃、反应体系的pH在8-10左右。反应结束后，将产物转移至1000mL的烧杯中，用6mol/L的盐酸调节体系的pH到1-2，反应液中出现淡黄色的软固体，即为产物。用水和石油醚洗涤对产物进行三次洗涤，加入适量氢氧化钠固体使，使产品变为钠盐。充分反应后再加入乙醇使产物溶解，用无水硫酸钠干燥除水，静置、抽滤，减压除去溶剂。剩余物用丙酮/乙醇重结晶三次，得到终产品。

实施例3:表面张力的测定。配制一系列不同浓度的表面活性剂水溶液，于25℃下用吊环法测定其表面张力，每个点重复3次，取其平均值，绘制样品水溶液的浓度和表面张力值的关系曲线。

实施例4:粘弹表面活性剂溶液的制备。配制80mmol/L的11-脱氢枞酰胺基十一酸钠溶液3ml，向其中加入适量的四聚季铵盐tetra-N(6)-Br固体，使表面活性剂与tetra-N(6)-Br的摩尔比为1:0.25，溶解后即得到粘弹表面活性剂溶液。

实施例5:松香基氨基酸表面活性剂与四聚盐溶液的粘弹性测量。将所得粘弹表面活性剂溶液在25℃下静置24h，并在25℃下进行流变性能的测试。动态扫描前，先进行应力扫描以确定测试样品的线性黏弹区，样品的测试均在线性粘弹区内进行。