甜菜碱型硅表面活性剂的合成和应用
甜菜碱表面活性剂的合成及在三次采油中的应用
49科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald 工 业 技 术甜菜碱型两性表面活性剂,具有阳离子和阴离子亲水基部分,显示阳离子和阴离子这两种性质又具有阳离子、阴离子和非离子表面活性别所没有的许多优异性能:良好的界面活性、低毒性和低刺激性、有效的杀菌性以及优异的配伍性等。
在化妆品和盥洗制品中特别是在香波制品中的用量一直稳步上升[1]。
驱油用表面活性剂的作用是降低油水界面张力,启动岩石孔隙中的残余油,同时由于表面活性剂的使用,环境是在油藏中,因此温度、矿化度、二价离子、复杂的原油性质及长时期的作用,对表面活性剂提出了更高的要求。
因此,对低渗透油藏,油水界面张力尽可能达到10-4mN/m数量级;对高矿化度的油藏,表面活性剂应具有足够的抗盐性和抗二价Ca 2+、Mg 2+离子的能力;对高温地层的油藏,表面活性剂要具有很好的耐温性能。
本文研制的羟磺基甜菜碱表面活性剂通过改变亲油基结构达到在无碱条件下形成超低界面张力。
单独使用和与聚合物形成的二元复合驱油体系在室内已取得了较好的效果。
同时克服了三元体系在应用中污染地层、油水分离难及结垢严重等的缺点。
1 甜菜碱表面活性剂的合成1.1合成原料十二烷基苯,分析纯;1,4-二氯丁烷,分析纯;二甲胺,分析纯;离子液体催化剂,自制;2—羟基—3—氯丙基磺酸钠,自制。
1.2合成方法将1,4-二氯丁烷、离子液体催化剂、十二烷基苯加入反应瓶中反应制备对十二烷基苯基丁基氯;所得中间体加入二甲胺及氢氧化钠得到叔胺;向其中加入2—羟基—3—氯丙基磺酸钠得到产品——烷基苯烷基羟磺基甜菜碱[2]2 三次采油应用实验研究研究条件:大庆采油四厂井口脱水原油、大庆采油四厂注入污水、NaCl(分析纯)、CaCl 2(分析纯)、Na 2CO 3(分析纯)、聚丙烯酰胺(分子量1600万)、烷基苯烷基羟磺基甜菜碱、实验温度:45℃。
2.1界面张力考察制得的烷基苯烷基羟磺基甜菜碱在不同浓度(质量分数,下同)下对大庆四厂原油/水界面张力的影响, Texas-500型旋转液滴界面张力仪测定与大庆四厂原油/水的界面张力,如表1,2,3所示。
丙磺基甜菜碱表面活性剂的合成与研究
称 取 ２ ％二 甲胺 的 乙醇溶 液 （ 甲胺 的量 为 ８ 二 ０３ｍ １加 入装 有 电动 搅 拌 器 、 ． ｏ） 回流 冷 凝 装 置 和 温 度计 的 四 口烧 瓶 中 ， 温 至４ 升 ０℃ ， 搅 拌 边 滴 边 加 ０ １ ｌ 十六烷 氧基 缩水 甘 油 醚 ， ．５ｍｏ的 滴加 完 毕
细
２ ６
石
油
化
工
进
展
．
ＡＤＶＡ ＣＥＳ Ｉ ＦＩ Ａ Ｎ Ｎ ＮＥ ＥＴＲＯＣＨＥＭ Ｉ ＡＬ Ｐ Ｃ Ｓ
第 １ ２卷第 ｌ ２期
丙 磺基 甜菜 碱 表 面活 性 剂 的合成 与研 究
丁 伟 ，李淑杰 ，于 涛 ，曲广 淼 ， 袁丹丹 ，刘小军 ，董志龙 ，王会敏
（ 东北石油大学化学化工学院石油与天然气化工省 重点 实验 室 ， 大庆 １３ １ ） ６ ３ ８ ［ 摘 要］ 以十六醇 、 环氧氯丙烷 、 甲胺和 ２一羟基 一 二 ３一氯 丙磺酸钠 为原 料合成 了 Ⅳ， Ⅳ一
［ 关键词 ］ 甜菜碱
表面张力
乳 化性 能
两性 表面 活性剂 是指在 同一 分子结 构 中同时
１ ２ 合成 步骤 ． １ ２ １ 十六 烷氧基 缩水 甘油 醚的合成 ．．
存在 由桥 联基 团 （ 亚 甲基 等 ） 接 的一 个 或 多 如 连
个正 负 电荷 中心 （ 偶 极 中心 ） 表 面 活性 剂 。 或 的 对水 硬度 不敏感 ， 电解 质 或海 水 中 同样有 优 异 在 的去 污力 和 泡 沫 性 能 Ｊ 。甜 菜 碱 两 性 表 面 活 性 剂具 有 良好 的发 泡性 、 菌 性 、 盐 性 、 物 降解 杀 抗 生
试剂厂 ； 一氯 一 羟基丙磺酸钠 ， ３ ２一 自制 ； 甲 苯 、 酸 乙酯 、 氧化 钠 、 乙 氢 液蜡 ， 均为 分 析 纯 ， 天津 市 大茂化 学试 剂厂 ； 实验用 水为 去离子 水 。
甜菜碱型表面活性剂
配方(重量%):烷基甜菜碱(BS-12) 50,辛基酚 聚氧丙烯聚氧乙烯醚20,椰子油咪唑啉25,甘油 1,可溶性羊毛脂4,香料,防腐剂等适量. 配方(重量%):硫酸化脂肪醇单乙醇胺盐40,烷 基甜菜碱(BS-12) 10,香料及染料适量,防腐剂 适量,水余量. BS-12两性表面活性剂还可作耐硬水洗涤剂, 杀菌剂,纤维柔软剂,染色助剂,抗静电剂,防蚀剂 等
CH 3
C 12 H25 C H2 Cl
+ N C H2 C H2 O H CH 3
SO3 酯化
C1 2 H2 5
CH 2
CH3 + N CH2 CH2 OSO 3 CH3
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表面活性剂化学
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3.伯胺与环氧乙烷反应,再经卤代烷季铵化, 三氧化硫酯化得到
CH2CH2 (CH2CH2O)mH R N (CH2CH2O)nH X (CH2CH2O)nH SO3 R
RCH2COOH + NH2CH2CH2NHCH2CH2OH 脱水 - H2O 2-烷基-N-羟基 咪唑啉 HEAI
氯乙酸钠
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表面活性剂化学
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咪唑啉分别经氯乙基磺酸,2-羟基氯 丙基磺酸和磺酸环内酯等进行季铵 化可以制得咪唑啉磺酸盐型表面活 性剂.P148-P149
CH2 COO-
+ N
N R
R
+ N N HOCH2 CH2 CH2 COOCH2 CH2OH
表面活性剂化学 33
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6.3.6 氨基酸型的合成
1 高级脂肪胺 + 丙烯酸甲酯
R - NH2 + CH2=CHCOOCH3
辛基酚磺基甜菜碱型表面活性剂的合成及性能
辛基酚磺基甜菜碱型表面活性剂的合成及性能丁伟;李博洋;武松;张瀚文;宋成龙【摘要】The type of betain surfactant has wide application foreground in the teriary recovery of oil field.The favorable effect of oil displacement has drew many attention.The experiment is based on the octyl phenol which has fine synthesised by us as raw material.With a series of reactions,we obtained a new sulfobetaine type surfactant which has a new formation that has been verified by IR.Some other tests indicate that this surfactant has low interfacial tension(1.5 × 10-3 mN · m-1),good surface properties (cmc =1.58× 10-3 mol · L-1,γcmc =28.39 mN · m-1)and excellent emulsifying properties,adsorption properties.%甜菜碱型表面活性剂在油田三次采油中具有广泛应用前景,其优良的驱油效果受到极大关注.本实验以精细合成辛基酚作为原料经过一系列反应得到磺基甜菜碱型表面活性剂,对产物进行了红外光谱的分析表征.经过测试证明:该表面活性剂具有较低的界面张力(1.5×10-3 mN·m-1),良好的表面性能(临界胶束浓度cmc为1.58×10-3 mol· L-1,表面张力γcmc为28.3 mN·m-1)及优异的乳化性能和吸附性能.【期刊名称】《青岛科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(038)001【总页数】6页(P41-46)【关键词】辛基酚;甜菜碱型;表面活性剂;界面张力;表面张力;乳化性能;吸附性能【作者】丁伟;李博洋;武松;张瀚文;宋成龙【作者单位】东北石油大学化学化工学院,黑龙江大庆163318;东北石油大学化学化工学院,黑龙江大庆163318;东北石油大学化学化工学院,黑龙江大庆163318;东北石油大学化学化工学院,黑龙江大庆163318;东北石油大学化学化工学院,黑龙江大庆163318【正文语种】中文【中图分类】TQ423.12二次采油技术是采用注水(气)的方式驱油，在提高采收率的同时，采出液的含水率也随之增高，部分油田可达到98%以上，影响了油田经济效益。
化学复合驱用甜菜碱型表面活性剂的研究进展
菜 碱 的特殊 结 构 决 定 了其 独 特 的性 能Ｉ ， 具 有 如
较 高 的抗硬水 能力 ， 较宽 的 ｐ 在 Ｈ范 围 内具有 良好 的界 面 活性 等 。基 于 甜菜 碱 的 上 述 特 性 ， 果 将 如 其应 用 于油 田 ， 种 表 面 活 性 剂 将 会 对 高 矿 化 度 此
表 面活性剂 在三 次采 油 中 占有 非 常重 要 的地
途径 。
位 。 目前 国 内外 三次 采油 用 到 的表 面 活性 剂 主要
是 以Байду номын сангаас 盐 为 主 的阴 离 子 型 表 面 活 性 剂 ， 类 表 面 此
甜菜碱 作 为 一 种 两 性 表 面 活 性 剂 ， 有 两 性 具 表 面 活性剂 所 共 有 的结 构 特 征 ， 在 同 一 分 子 中 即 既含有 阴离子 亲水基 又含 有 阳 离子 亲水 基 。甜
Ｚ ＨＥＮ Ｚ — ａ ｇ Ｇ ｉ ｎ ，ＨＯＵ ｊ—ｕ ，Ｚ ｇ ｉ ｉ ｒ ＨＡＯ Ｆ ｎ —ａ ｅ ｇ ｌｎ，Ｌ ｈ ｏ ｌ Ｌ ｈ — ａ ＩＺ ｕ — ｎ， Ｖ Ｚ ｉｂ ｏ ｉ
（ ｅｒ ｅｍ Ｅ ｇ ｅｒ ｇｋｙｌ ｆ ｄｃｔ ｎｌ ｉｉｒ，Ｃ ｉａＵ ｉ ｒｔ ｏ ｅ ｏｅｍ； ｎａ ｃｄＯｌ ｅｏｅｙＣ ｎｅ， Ｐｔ ｌｕ ｎｉ ｅｉ ｅ ｂｏ ｕａｉ ａ Ｍ ｎ ｔ ｏ ｎ ｎ ａ Ｅ ｏ ｓ ｙ ｈｎ ｎｖ ｓｙ ｆ ｔ ｌ ｅ ｉ Ｐ ｒ ｕ Ｅ ｈ ｎｅ ｉＲ ｃｖｒ ｅ ｔ ｒ
Ｃ ｉ ｎｖ ｒ ｔ ｏ Ｐ ｔ ｌ ｍ， ｅ ｉｇ１ ２ ４ ， ｈ ａ ｈｎ Ｕ ｉ ｓ ｙ ｆ ｅ ｏｅ Ｂ ｉ ｎ ０ ２ ９ Ｃ ｉ ） ａ ｅ ｉ ｒ ｕ ｊ ｎ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｒｓ ａｃ ｔｔ ｓ ｏ ｈ ｅ ａｎ ｓ ｄ ｉ ｈ ｍｉａ ｏ ｉ ａｉｎ ｆ ｏ ｉｇ ｗ ｓ ｒｖ ｅ ｄ ｓｍｐ ｙ Ｆ ｒｔ ｓｒ ｃ ： ｈ ｅ ｅ ｒｈ ｓ ｕ ｆ ｔｅ ｂ ｔ ｉｅ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｃ ｌｃ ｍｂ ｎ ｔ ｏ ｄ ｎ ａ ｅ ｉｗｅ ｉ ｌ ． ｉ ｌ ａ ｏ ｌ ｓ ｙ，ｔｅ ｓ ｎｈ ｓｓ ｈ ｙ ｔｅｉ ｐ ｏ ｅ ｓ ｗ ｓｓ ｍｍａ ｚ ｄ；ｔｅ ｈ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉｓ ｏ ｅａ ｎ ，ｗ ｉｈ ｍａｎ ｙ ｉｖ ｌｅ ｔｅ ｉ ｔｒ ｃａ ｒ ｐ ｒ ｅ 、ｅ ｅ ａｕ ｅ ａ ｄ ｓ ｌ ｒ ｃ ｓ ａｔ ｕ ｉ ｒｅ ｈ ｎ ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒ ｔ ｆｂ ｔｉ ｅ ｉ ｃ ｈ ｃ ｉ ｌ ｎ ｏｖ ｈ ｎ ｅｒ ｉｌｐ ｏ ｅ ｔ ｓ ｔｍｐ ｒ ｔｒ ｎ ａ ｔ ａ ｉ
油酸酰胺丙基甜菜碱表面活性剂的合成及其表面活性研究
摘要 ： 以油 酸 与 Ｎ， Ｎ一 二 甲 基一 １ ， ３ 一 丙 二 胺 为原 料 ， 在 １ ５ ５ ～１ ６ ５℃ 反 应 １ ０ ｈ生 成 中 间 体 油 酸 酰 胺 丙 基 二 甲基 胺 。油 酸 酰 胺 丙 基 二 甲基 胺 分 别 与 ３ 一 氯一 ２ 一 羟基丙磺酸钠 、 １ ， ３ － 丙 烷 磺 化 内酯 、 氯 乙 酸 钠 合 成 了 ３种 甜 菜 碱 表 面 活 性 剂 油 酸 酰 胺 丙 基 羟磺 酸 甜 菜 碱 （ ＯＨＳ Ｂ ） 、 油酸酰胺 丙基磺 酸甜菜碱 （ ＯＤ ＡＳ ） 和 油 酸 酰 胺 丙 基 羧 酸 甜 菜 碱（ ０Ｄ ＡＢ ） ， 产率分 别为 ９ Ｏ ％、 ９ Ｏ 、 ７ Ｏ ， 用 核 磁 共 振 氢 谱 对 其 结 构 进 行 了 表 征 。研 究 其 在 ２ ５℃ 的 表 面 活 性， 并 探 讨 了 亲 水 头 基 结 构 对 表 面活 性 的 影 响 。 结 果 表 明 ： ＯＤ ＡＢ 、 ＯＤ ＡＳ和 Ｏ Ｓ ＨＢ在 ２ ５℃ 的 临 界 胶 束 浓 度 （ Ｃ ＭＣ） 分别为 ４ ． １ ×１ Ｏ ＿ 、 ２ ． ４ ×１ Ｏ ～、 ２ ． １ ×１ ０ ～ ｍＭ ， 在 临 界 胶 束 浓 度 下 的表 面 张 力 Ｍ ｃ 分 别为 ３ ２ ． ９ 、 ３ ５ ． １ 、 ３ ４ ． ６ ｍＮ／ ｍ， Ｃ ＭＣ ／ Ｃ 。 分别 为 １ ８ ６ ． ４ 、 ４ ７ ． １ 、 ５ ５ ． ３ 。Ｏ Ｄ Ａ Ｂ具 有 最 大 的 ｃ ＭＣ ／ Ｃ 。 值， 说 明 ＯＤ Ａ Ｂ 表 面 活 性 剂 分 子 更 趋 向 于 吸 附在 溶 液 表 面 。Ｏ Ｄ ＡＳ和 Ｏ Ｓ ＨＢ的表 面 活 性 参数 很 接 近 ， 引 入 羟 基 后 没 有 明 显改 善 其 表 面 活 性 。
两性表面活性剂的合成及性能表征
两性表面活性剂两性表面活性剂，是指同时具有阴、阳两种离子性质的表面活性剂。
从它的结构来看，与憎水基团相连接的既有阳离子，也有阴离子。
其结构可表示如下：它是一种温和性的表面活性剂。
两性表面活性剂分子与单一的阴离子型、阳离子型不同,在分子的一端同时存在有酸性基和碱性基。
酸性基大都是羧基、磺酸基或磷酸基,碱性基则为胺基或季铵基,能与阴离子、非离子型表面活性剂混配,能耐酸、碱、盐以及碱土金属盐。
蛋黄里的卵磷脂是天然的两性表面活性剂。
现在常用的人工合成两性表面活性剂，其阴离子部分大多是羧酸基，也有少数是磺酸基。
其阳离子部分大多是胺盐或季胺盐。
由胺盐构成阳离子部分的叫氨基酸型；由季胺盐构成阳离子部分的叫甜菜碱型。
氨基酸型两性表面活性剂的水溶液呈碱性。
如果在搅拌下，慢慢加入盐酸，变为中性时仍无变化。
至微酸性时则生成沉淀。
如果再加入盐酸至强酸性时，沉淀又溶解。
这就说明，呈碱性时表现为阴离子表面活性剂，呈酸性时，表现为阳离子表面活性剂。
但是，当阳离子性和阴离子性正好在平衡的等电点时，亲水性变小，就生成沉淀。
甜菜碱型两性表面活性剂，最大的特点是无论在酸性、中性或碱性的水溶液中都能溶解。
即使在等电点时也无沉淀。
此外，渗透力、去污力及抗静电等性能也较好。
因此，是较好的乳化剂、柔软剂。
等电点是指两性电解质在溶液中电离时，酸和碱的电离度相等时的状态。
其分子溶于水发生电离后，与亲油基相连的亲水基是同时带有阴阳两种电荷的表面活性剂。
亲油基一般是长碳链烃基，亲水基中的阳离子都是由基或季铵基组成的，阴离子可以由羧基、磺酸基或磷酸基组成。
实际应用的品种主要是氨基酸型和甜菜碱型两性表面活性剂，产量是表面活性剂中最小的。
两性表面活性剂通常具有良好的洗涤、分散、乳化、杀菌、柔软纤维和抗静电等性能，可用作织物整理助剂、染色助剂、钙皂分散剂、干洗表面活性剂和金属缓蚀剂等。
但是，这类表面活性剂的价格较贵，实际应用范围较其他类型的表面活性剂小。
分子中的阴离子为羧基，阳离子为铵盐。
甜菜碱表面活性剂合成工艺的研究进展
2020年第10期REVIEW I rai王文权刘毅张梦圆(陕西理工大学化学与环境科学学院，陕西汉中，723000)摘要：介绍了羧基型、磷酸酯型和不同类型磺基甜菜碱表面活性剂的合成工艺，并简述了其在洗涤过程中的应用，旨在为后来的研究提供相关理论依据。
关键词：甜菜碱表面活性剂；合成；应用中图分类号：TQ423.99文献标识码：A文章编号：1672-2701(2020)10-73-05甜菜碱型表面活性剂起源于甜菜碱，天然甜菜碱主要存在于甜菜中，结构源于三甲胺乙酸内酯［1］，是由阴阳离子两部分构成的内盐，阳离子部分为季铵正离子，而阴离子部分通常为羧酸根、磺酸根等。
与其他类型表面活性剂相比，其具有抗菌、防污、生物相容性好、毒性小、对皮肤的刺激性小等优点［2］，在洗涤剂、洗发产品中经常使用，还常与其他类型的表面活性剂复配，中和其他毒性相对较大的表面活性剂。
由于其优势众多，在未来的发展中将会具有很大的应用价值及市场。
本文主要介绍了酰胺羧基型、磷酸酯型和磺酸基甜菜碱表面活性剂的合成方法及研究进展。
1合成进展1.1酰胺基甜菜碱酰胺基甜菜碱，多以N,N-二甲基丙二胺与长链羧酸作为主要原料，以上两种原料先经酰胺化合成酰胺中间体，酰胺中间体中叔胺部分作为亲核试《中国洗涤用品工业》个人与家居清洁护理73中国洗涤用品工业》个人与家居清洁护理rai综述剂，经亲核取代反应得到。
范华波等［3］以氯代乙酸钠、芥酸和N,N-二甲基丙二胺为基本原料，得到了一种高纯度的芥酸酰胺丙基甜菜碱表面活性剂。
具体合成工艺如下：首先，将芥酸与N,N-二甲基丙二胺经过酰胺化反应得到酰胺丙基二甲基叔胺(I)，再将合成的I溶于石油醚中，室温下以150mL-(h-g)-1的流速不断通入HC1气体6h，过滤后得到盐酸盐晶体(II)。
将II加入异丙醇溶液中，再分次加入氯乙酸钠溶液，11中叔胺基团再与氯乙酸钠经亲核取代反应生成产物。
通过正交化分析，得出合成最佳工艺条件：n(芥酸):n(N,N-二甲基丙二胺)为1：1.5，合成反应温度为135C，反应时间8h，催化剂用量为0.25%，搅拌速率为50r-min-1，在以上条件下合成的产物，稠化时间短、即时黏度达到最佳，具有良好的携砂性能，适用于低渗透油气田储层压裂的改造工作液，合成步骤如图1。
两性甜菜碱表面活性剂的合成ppt
2.4 羟基磺丙基甜菜碱合成
从参考文献[4]详细介绍的表面活性剂合成中的磺丙 前述丙磺内酯虽是一种反应性强、使用方便、产物含杂 另一条反应路经是先将亚硫酸钠加入到表氯醇中制备 少的磺烷基化试剂， 3基化反应中指出，在磺基甜菜碱系列产品中，若要 氯-2-羟基丙磺酸钠，反应为离子化历程，再将叔胺 但对人体健康有潜在危害性，因而 一直在尝试寻找其代用品。烯丙基氯与亚硫酸盐配对是 与 分子具有较大的表面活性，其正、负电荷中心的碳 3-氯-2-羟基丙磺酸钠反应，得到确定结构的化合物: 一种替代品，但反应需在压热釜中进行。目前找到的最 原子数应该≥ 3，这说明了磺丙基化反应的重要性。 好替代品是表氯醇( 3-氯-1，2-环氧丙烷)与亚硫酸盐配 据信，这可能是由于分子中的电荷分离程度和端基 对，用其作为磺丙基化试剂合成出羟基磺丙基甜菜碱的 的挠度会影响分子中离子对的形成及该分子与其他 制备路线主要有两条，都是两步反应。一条路线是将叔 活性物分子。 胺与表氯醇先反应，接着用亚硫酸氢钠处理，得到两种 羟基磺基甜菜碱的混合物: RN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3－ 和RN+(CH3)2CH(CH2OH)CH2SO3－
1.1 ɑ一烷基取代的羧酸型甜菜碱
这类两性表面活性剂具有原料价格低廉、合成路 反 一般是由高级脂肪酸溴代而得到的a一溴 线简单及综合性能良好等优点，因而具有开发价 代酸与短链叔胺反应所得。 应 值可用于肥皂和香波类产品中。
式
1.2 N一烷基取代的羧酸型甜菜碱
由长链烷基二甲胺和氯乙酸钠反应所得。 反应式为：
反应式为:
这类两性表面活性剂的R一般可为Cl1一C17。 产品具有消毒、水解、低刺激性等特点酰胺 基的存在还赋予产品温和性与稳泡性。
二、磺酸型甜菜碱两性表面活性剂
甜菜碱型表面活性剂的合成与应用2
极好的耐硬水性、低毒、具有极佳 类产品的合成最早是用 α－ 溴代长 活性得以充分发挥，故而长链烷 的协同增效作用，良好的抗静电、 链脂肪酸与短碳链叔胺反应制得。 基甜菜碱的润湿性优于短链烷基
防霉、杀菌、防腐、易于生物降解、 刺激性低，在较宽的 ｐＨ 范围内具 有良好的表面活性以及与其它类 型的表面活性剂有良好的复配性
２．１．３ Ｎ－ 长链酰基亚烷基甜菜碱 碱、盐，良好的乳化性、钙皂分散 合皂粉。加入磺基甜菜碱的复合
这类甜菜碱是 Ｎ－ 烷基甜菜碱 力和抗静电性，以及具有杀菌和 皂粉分散能力强、去污力强，溶解
的改良产品，具有消毒、杀菌、低 抑霉性、粘弹性等，是一类性能优 性能也大为提高，泡沫适中，不加
刺激性等特点，酰胺基的存在又 异的表面活性剂，甜菜碱向磺基 入磷酸盐在 ５００ × １０－６ 硬水中也具
由于肥皂不耐金属离子，在
的烷基碳链长些较好。
菌、革兰氏阴性细菌以及部分真 有钙、镁离子存在的条件下会产
Ｎ－ 烷基甜菜碱最常用的合成 菌的生长繁殖。
生令人讨厌的皂垢，所以在皂基
方法是氯乙酸钠（或氯乙酸酯）和
Ｎ－（烷基硫代丙撑基） 二甲基 中加入有“钙皂分散之最”之称的
长链烷基叔胺反应而成。反应时 甜菜碱的合成，先由 α－ 烷基硫代 磺基甜菜碱成为最自然的选择。 预加入少量的甜菜碱可提高产率， 丙胺和甲醛，甲酸反应生成中间 在复合皂（强力皂）中掺入 ５ ～
方云等以 α－ 卤代长链脂肪酸（Ｃ１２、 Ｃ１４、Ｃ１６、Ｃ１８ 脂肪酸）与三甲胺等 反应制备了 α－ 长链烷基甜菜碱。 ２．１．２ Ｎ－烷基甜菜碱
甜菜碱。 ③乳化性：由于长链烷基甜
菜碱的碳链更长，同时具有比短 链烷基甜菜碱更加坚固的界面膜，
能等。
Ｎ－ 烷基甜菜碱是羧基甜菜碱 所以其乳化性要优于短链烷基甜
甜菜碱的制备
实验六－1 十二烷基二甲基甜菜碱的合成一、实验目的1. 掌握甜菜碱型两性离子表面活性剂的合成原理和合成方法。
2. 了解甜菜碱型两性离子表面活性剂的性质和用途。
3. 学习熔点的测定方法。
二、实验原理十二烷基二甲基甜菜碱是用N,N-二甲基十二烷胺和氯乙酸钠反应合成的，反应方程式为：三、主要仪器和药品电动搅拌器、熔点仪、电热套、四口烧瓶（250ml）、球形冷凝管、玻璃漏斗、温度计；N,N-二甲基-十二烷胺、氯乙酸钠、乙醇、盐酸、乙醚四、实验内容将四口烧瓶、温度计、电动搅拌器、冷凝管组装好，称取10.7gN,N-二甲基十二烷胺，放入四口烧瓶中，再称取5.8g氯乙酸钠和30ml质量分数50%的乙醇溶液，倒入四口烧瓶中，在水浴中加热至60~80℃，并在此温度下回流至反应液变成透明为止。
冷却反应液，在搅拌下滴加浓盐酸，直至出现乳状液不再消失为止，放置过夜。
第二天，十二烷基二甲基甜菜碱盐酸盐结晶析出，过滤。
每次用10ml质量分数为50%乙醇溶液洗涤两次，粗产品用乙醚：乙醇=2:1溶液重结晶，得精制的十二烷基甜菜碱。
用熔点仪测其熔点。
五、注意事项1. 玻璃仪器必须干燥。
2. 滴加浓盐酸至乳状液不再消失即可，不要太多。
3. 洗涤滤波时，溶剂要按规定量加，不能太多。
六、思考题1. 两性表面活性剂有哪几类？它在工业和日化方面有哪些用途？2. 甜菜碱型与氨基酸型两性表面活性剂其性质的最大差别是什么？实验六－2 洗发香波的制备一、实验目的1. 掌握配制洗发香波的工艺。
2. 了解洗发香波中各组分的作用和配方原理。
二、实验原理1. 主要性质和分类洗发香波（shampoo）是洗发用发化妆洗涤用品，是一种以表面活性剂为主要加香产品。
它不但有很好的洗涤作用，而且有良好的化妆效果。
在洗发过程中不但去油垢、去头屑，不损伤头发、不刺激头皮、不脱脂，而且洗后头发光亮、美观、柔软、易梳理。
洗发香波在液体洗涤剂中产量居第三位。
其种类很多，所以其配方和配制工艺也是多种多样的。
壳聚糖-甜菜碱型表面活性剂复配物及其制备方法和用途[发明专利]
![壳聚糖-甜菜碱型表面活性剂复配物及其制备方法和用途[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/1a994db7ad02de80d5d840bf.png)
专利名称：壳聚糖－甜菜碱型表面活性剂复配物及其制备方法和用途
专利类型：发明专利
发明人：杜予民,刘慧
申请号：CN200410013245.4
申请日：20040601
公开号：CN1583990A
公开日：
20050223
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种壳聚糖－甜菜碱型表面活性剂复配物，其组成为0.05～1wt％壳聚糖、0.05～1wt％醋酸、0.025～1wt％甜菜碱型表面活性剂，其余为水。
其制备方法为：将壳聚糖溶于0.1－2wt％的醋酸水溶液中，配制成0.1－2wt％的壳聚糖溶液，调pH值3－6，于室温搅拌条件下加入0.05－2wt％的甜菜碱型表面活性剂水溶液，继续搅拌1－3小时，即得复配物。
该方法工艺安全、简易、无副成分产生，符合环保要求，所制备的复配物能长时间抑制细菌和真菌生长，能直接用于制备瓜果蔬菜等的清洗剂、衣物的消毒水、各种场所的消毒药水、洗手液等。
申请人：武汉大学
地址：430072 湖北省武汉市武昌珞珈山
国籍：CN
代理机构：武汉天力专利事务所
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甜菜碱在制备表面活性剂中的应用研究
甜菜碱在制备表面活性剂中的应用研究甜菜碱是一种常用的植物营养素，也被广泛应用于人类医学，如心脏病和脑卒中的治疗。
但是，近年来，甜菜碱在制备表面活性剂方面的应用引起了科技界的关注。
本文将探讨甜菜碱在自由基聚合及复合聚合制备表面活性剂中的应用研究，并对其作用机理进行初步探讨。
一、自由基聚合制备表面活性剂首先，我们需要了解什么是表面活性剂。
表面活性剂是一种分子，能够将液体表面的张力降低，使它们更容易扩展。
此外，表面活性剂还可以形成胶束，以帮助清洁剂或泡沫剂与水等液体混合。
制备表面活性剂的方法有很多，其中自由基聚合是一种较为常用的方法。
在自由基聚合方法中，甜菜碱往往被用作合成表面活性剂的一种原料，通常与丙烯酸和其他单体混合，通过自由基引发剂诱导剂的作用下引发聚合反应。
反应产物可形成水溶性可用于生产洗涤剂或油泡沫剂的表面活性剂。
二、复合聚合制备表面活性剂另一方面，甜菜碱还被应用于复合聚合制备表面活性剂的技术中。
复合聚合是一种将两种或两种以上的单体混合在一起聚合形成的聚合技术。
甜菜碱常常与聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯或羧甲基纤维素等单体复合，再经过反应聚合制备表面活性剂。
这种复合表面活性剂不仅能够改善表面张力，而且还具有降低粘度和稳定性的作用。
三、甜菜碱作用机理初步探讨在自由基聚合和复合聚合中，甜菜碱一般作为一种交联剂或保护剂使用，用于稳定聚合反应中的自由基，并增强聚合物的性质。
此外，甜菜碱还具有表面活性性质，具备改善表面张力的作用。
这些性质使甜菜碱能够在表面活性剂合成过程中起到关键作用。
此外，甜菜碱还被证明具有抗氧化性、降低胆固醇、促进脑部健康等多种作用，这些作用也有望成为今后研究的方向。
结论综上所述，甜菜碱在制备表面活性剂方面具有一定的应用价值。
未来的研究可以探索更多的聚合体系，以寻求更高效、更环保的甜菜碱表面活性剂生产技术。
此外，对甜菜碱在其他领域的应用也有进一步深入研究的必要。
十二烷基二甲基甜菜碱的合成
十二烷基二甲基甜菜碱的合成负责人：李仙粉一、实验目的1. 掌握甜菜碱型两性离子表面活性剂的合成原理和合成方法。
2. 了解甜菜碱型两性表面活性剂的性质和用途。
二、实验原理两性离子表面活性剂是指同时携带正负两种离子的表面活性剂，它的表面活性剂离子的亲水基既具有阴离子部分又具有阳离子部分，是两者结合在一起的表面活性剂。
十二烷基二甲基甜菜碱又名BS-12，为无色或淡黄色透明粘稠液体，有良好的去污、气泡渗透和抗静电性能，杀菌作用温和，刺激性小。
在碱性、酸性和中性条件下均溶于水，即使在等电点也无沉淀，不溶于乙醇等极性溶剂，任何pH值下均可使用，属两性离子表面活性剂。
十二烷基二甲基甜菜碱是用N,N-二甲基十二烷胺和氯乙酸钠反应合成的，反应方程式为：CH3O CH3C12H25—N + CH2—C—O—Na+→C12H25—N+—CH2COO—+NaClCH3Cl CH3十二烷基二甲基甜菜碱适用于制造无刺激的调理香波、纤维柔软剂、抗静电剂、匀染剂、防锈剂、金属表面加工助剂和杀菌剂。
三、主要试剂和仪器N,N-二甲基十二烷胺，氯乙酸钠，乙醇，盐酸，乙醚。
电动搅拌器，电热套，三口烧瓶（250mL），球形冷凝管，玻璃漏斗（90mm），温度计（0~100℃），界面张力仪，泡沫测定仪。
四、实验步骤将三口烧瓶、温度计、电动搅拌器、球形冷凝管安装好，称取10.7g N,N-二甲基十二烷胺，放入三口烧瓶中，再称取5.8g氯乙酸钠和30mL50%的乙醇溶液，倒入三口烧瓶中，在水浴中加热至60~80℃，并在此温度下回流至反应液变成透明为止。
冷却反应液，在搅拌情况下滴加浓盐酸，直至出现乳状液不再消失为止，放置过夜。
第二天，十二烷基二甲基甜菜碱盐酸盐结晶析出，过滤。
每次用10mL乙醇和水（1:1）的混合溶液洗涤两次，然后干燥滤饼。
粗产品用乙醚：乙醇=2:1溶液重结晶，得精致的十二烷基二甲基甜菜碱。
测定其表面张力和泡沫性能。
用不同的表面活性剂来制备洗涤用品1.洗洁精的制备；见附录I2.肥皂的制备。
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目前所使用的加脂剂大多数是阴离子型，此类加
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匿＋论与综邋
日 用 化 学工业
第３８卷
脂剂的乳液稳定性和渗透性都很好，性能优异，但耐 硬水性较差且不能在极端ｐＨ条件下使用。两性加脂 剂活性物分子结构中同时含有阳离子亲水基团和阴离 子亲水基团，既具有阴离子加脂剂的优点又具阳离子 加脂剂的优点。尤其磷酸酯类加脂剂含有磷酸根，具 有广泛抗酸、碱、盐的能力，用在铬鞣或铬复鞣中， 可使铬盐在革内的分布更均匀，同时它们又能互相结 合，具有永久加脂效果。而且具有抗静电性能旧Ｊ。 有机硅表面活性剂用在加脂中可使加脂剂很容易渗透 到皮革纤维胶原之间，使得胶原纤维润滑，使分子间 易滑动，成革柔软、滋润、丝光感强，具有一定的防 水性能啪Ｊ。所以甜菜碱硅加脂剂既具有好的加脂效 果，又有低毒性、较小的污染、良好的生态效应，是 人们寄以厚望的皮革加脂剂。磷酸酯甜菜碱型硅表面 活性剂分子结构中含有氮和磷原子，将使其成为高效 多功能活性物，适合于皮纤维处理成复合体，使得这 种反应型加脂材料具有加脂和填充作用。
２甜菜碱型硅表面活性剂的合成
甜菜碱型硅表面活性剂的合成方法按最终反应方 式可分为两种：含硅氧烷主链的叔胺与卤代化合物发 生反应的季铵化法；具有烯丙基结构的甜菜碱与含氢 硅氧烷进行加成反应的硅氢反应法。这两种方法反应 中的关键是环氧化合物的开环反应，环氧硅油中含有 张力很大的三元环，容易被亲核试剂攻击而开环，使 环的张力得到缓解。此类表面活性剂的具体合成方法 以羧基甜菜碱型硅表面活性剂的合成为例详细说明。
存在，使得纤维间的静摩擦系数降低，纤维的平滑柔
随着人民生活水平的提高及对环境毒理学的逐步 认识，铬鞣剂对环境造成严重污染，引起了广泛关 注，因此无铬鞣是皮革发展的必然趋势，但目前国内 关于无铬鞣配套助剂的研究几乎是空白，根据无铬鞣 革的特点，需要含有多种官能团的助剂与之配套，因 此含羟基、胺基、磷酸酯基等活性官能团的磷酸酯类 甜菜碱硅加脂剂具有很大的研发意义。两性皮革加脂 剂由于具有轻污染、优异的加脂性能、良好的生物降 解性、加脂吸收干净及助染等性能成为皮革加脂剂开 发研制的热点和发展趋势口１】。另外由于甜菜碱型硅 两性表面活性剂的使用，革面不带静电，易予涂饰。
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２．２磺基甜菜碱型硅表面活性剂‘１６－１７１
磺基甜菜碱型硅表面活性剂是分子中含硫的一种
３ 甜菜碱型硅表面活性剂的应用
甜菜碱型硅表面活性剂同时具有有机硅类和甜菜 碱类表面活性剂的优异性能，应用范围较广。
万方数据
３．１ 日用化学中的应用
甜菜碱型硅表面活性剂在国外已成功应用在日用 化学工业上。因它具有优良的表面活性、润湿性、润 滑性、低毒性、低刺激性，以及与其他表面活性剂的 良好配伍性使其能广泛应用于日用化学工业中。 ３．１．１化妆品工业
１．２ 甜菜碱型硅表面活性剂的性质
甜菜碱型硅表面活性剂分子中硅氧烷侧链的亲水 甜菜碱基赋予其水溶性，疏水基团是比碳链类疏水性 更强的硅氧烷链段。该类表面活性剂具有比碳链类表 面活性剂更强的表面活性和易展布性，这些特性来源 于硅氧烷的低表面张力和弱分子间力ｐＪ。甜菜碱型 硅表面活性剂具有耐温、耐气候变化、无毒无腐蚀及 易生物降解等性能【ｌ引，而且这类两性有机硅表面活 性剂还具有吸附性好、刺激性低、洗净力与润滑性好 的特点。甜菜碱型硅表面活性剂与其他表面活性剂有 较好的配伍性，特别是与阴离子表面活性剂复配使用 时，因分子间的强烈相互作用，可大大增强功效¨１。。
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２．３磷酸酯（盐）甜菜碱型硅表面活性剂．
磷酸酯（盐）甜菜碱型硅表面活性剂除具有甜 菜碱和有机硅表面活性剂的优点外，还具有磷酸酯表 面活性剂的抗静电等性能，可作特殊用途的柔软剂、 抗静电剂使用。此类表面活性剂是由含羟基的聚醚季 铵盐改性硅氧烷通过磷酸化反应制得，其组分并非单 一，它的主要成分是磷酸单酯和磷酸双酯混合物Ｈ８１。 工业上常用的磷酸化试剂是Ｐ２０，，成本低，反应活 性高，条件温和，操作简便，产率较高。
３．３纺织工业上的应用
３．３．１抗静电剂 阳离子型抗静电剂以季铵盐类最常见。此类抗静
电剂极性高，抗静电效果优异，多用作外涂型抗静电 剂，有时也用作内混型抗静电剂，但热稳定性差，也 存在不同程度的毒性或刺激性。甜菜碱型硅表面活性 剂作为一种两性表面活性剂是一类优良的抗静电剂， 能在纤维表面形成定向吸附层，从而提高纤维表面电 导率以达到抗静电目的，而且对染色的影响也小。这 类表面活性剂的最大特点是分子内同时含有阳离子和 阴离子基团，在一定条件下可同时显示阳离子型和阴 离子型抗静电剂作用，在应用中与其他类型抗静电剂 有良好的配伍性ｍ＇３３】。而且有机硅分子链上引入亲 水性基后，可以起到抗静电作用ⅢＪ，例如甜菜碱封 端聚醚改性的有机硅表面活性剂兼具亲水聚醚链提供 的抗静电性能。
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日本专利也报道了这种表面活性剂用在洗发液和 护理液中可令头发柔顺并易于梳理Ⅲ】，用在剃须膏、 洗面奶、洗手液及沐浴剂中也有较好的效果ⅢＪ。 ３．１．２洗涤剂工业
甜菜碱型硅表面活性剂耐硬水性好，起泡性好， 与阴离子、阳离子、非离子表面活性剂配伍性好，用 于洗涤剂去污力强Ⅲ］。如脂肪醇硫酸钠和烷基苯磺 酸钠的洗净力与发泡力不理想，若加入甜菜碱型硅表 面活性剂后上述问题即可解决。在液体洗净剂中加入 甜菜碱类硅表面活性剂可增加发泡、柔软和去污性 能。肥皂虽由可再生原料制得的天然无毒的传统产 品，其去污力和温和性都很好，但不耐金属离子，在 有钙镁离子存在的条件下会产生令人讨厌的皂垢，极 大地影响了其性能，在肥皂生产中磺基和硫酸酯甜菜 碱可作为钙皂分散剂瞄’勰］。如磺基甜菜碱类表面活 性剂对ｐＨ不敏感，在广泛ｐＨ范围内皆能吸附在带 电表面而不生成憎水膜，故可作为良好的钙皂分散 剂ｏ¨。总之甜菜碱型硅表面活性剂与其他表面活性 剂复配可减少对皮肤的刺激性，并起到协同增效作 用，适用于护肤皂和家用洗涤剂中。
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磷酸酯（盐）甜菜碱型硅表面活性剂的合成方 法是先用季铵化法或硅氢反应法制得含羟基的季铵盐 类化合物，然后与Ｐ：Ｏ，进行磷酸化反应，水解后得 以磷酸单、双酯为主要成分的混合物，再经ＫＯＨ或 ＮａＯＨ中和即可制得，其反应方程式可参阅文献 ［１７，１９］。 。－
Ｏ’ｋｎｉｃｋ等Ⅲ１提出硅氧烷磷酸酯的制备有丽种 方法，除对改性有机硅进行磷酸化外，磷酸酯甜菜碱 型硅表面活性剂也可以通过先对聚醚甜菜碱进行磷酸 化反应，再进行硅氢化反应制得。磷酸化反应最大的 缺点就是Ｐ：Ｏ，的磷酸化反应是放热反应，以粉状 Ｐ：Ｏ，投料，因反应体系为非均相体系，局部产生的 热量不能迅速扩散，会发生类似硫酸脱水的反应，从 而加深产物颜色甚至出现炭化现象，为解决这种问题 可添加还原性物质如次磷酸钠、亚磷酸钠或在Ｎ：保 护下反应。若在反应前先用惰性溶剂将Ｐ：Ｏ，均匀分 散，能实现类似均相体系中的反应，反应较温和，反 应后可将溶剂分离或根据实际需要保留。
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除按阴离子基团的不同进行分类外，甜菜碱型硅 表面活性剂分子类型还可按生成方式分为两种，一种 是聚醚改性硅油分子中的聚醚链段由甜菜碱基封端而 成，另一种是由环氧改性硅油经一系列反应后制得。
硅氢加成是指在不同的催化剂作用下，硅氢键与 不饱和键（如双键）的加成反应…脚］。该方法的具 体合成步骤为：含有端烯丙基和端环氧基的聚醚与仲 胺先进行叔胺化反应，然后再与卤代乙酸盐进行季铵 化反应，最后与低含氢硅油进行硅氢加成反应。由于 硅氧烷上与硅直接相连的氢原子非常活泼，在铂或者 氯铂酸催化下可以与不饱和键进行加成反应，但是为 防止副反应发生，硅氢加成反应必须在惰性气体保护 下进行。具体反应方程式如下：
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万方数据
另外磷酸酯甜菜碱型硅表面活性剂末端因有离子
化的具有亲水性的磷酸侧基朝向空气，与水缔合形成
薄导电层，改变纤维表面的电导率，使得表面电荷不
易聚集，所以也是具有抗静电作用的原因之一。若在
两性表面活性剂中加入少量双生表面活性剂，还可使
体系抗静电性增效，同时降低体系浓度和减少活性物
用量，而且体系漂洗性好，可用于合成纤维加工过程