IA/AEO-4表面活性剂及其制备与应用的制作方法

本发明涉及有机化学合成领域，特别是涉及ia/aeo-4表面活性剂及其制备与应用。

背景技术：

与常规乳化剂相比，可聚合表面活性剂除了具有亲水亲油基外，还包括一个反应性官能团，这种反应性官能团能参与乳液聚合，在起到乳化剂作用的同时，还可以共价键的方式键合到聚合物粒子表面，成为聚合物的一部分，避免了乳化剂从聚合物粒子上解吸或在乳胶膜中迁移，从而提高乳液稳定性。

酸酐类表面活性剂就是一种性能优良的反应性表面活性剂，其反应活性适中，可很好的键合在乳胶粒表面，很少被包埋在乳胶粒内部，且不易均聚，不会形成水溶性的聚合物，避免了絮凝的发生，是当前研究的热点。主要有衣康酸酐型，马来酸酐型，马来酸酯型，马来酰胺型和富马酸型，其中衣康酸酐与脂肪醇的反应为研究热点与难点。

迫切需要研究开发表面活性和界面活性更好的表面活性剂。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种ia/aeo-4表面活性剂及其制备与应用，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种化合物，所述化合物的结构式如式ⅰ所示。

如式ⅰ所示的结构式为：

此处说明的是，在本发明中，可将结构式如式ⅰ所示的化合物，简称为ia/aeo-4表面活性剂。本发明的第二方面提供一种如本发明第一方面所述化合物的制备方法，包括如下步骤：

以衣康酸酐与式ii所示化合物为原料，单酯化反应生成式ⅰ化合物，反应方程式如下：

需要说明的是，式ii所示化合物为现有技术中的化合物。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的摩尔比≥1。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的摩尔比为1～1.2。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的摩尔比为1～1.1。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的摩尔比为1～1.05。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的摩尔比为1。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的摩尔比≥1.05。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的摩尔比为1.05～1.2。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的摩尔比为1.05～1.1。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的摩尔比为1.05。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的摩尔比≥1.1。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的摩尔比为1.1～1.2。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的摩尔比为1.1。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的摩尔比≥1.2。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的摩尔比为1.2。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化温度≥80℃。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化温度为80～100℃。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化温度为80～95℃。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化温度为80～90℃。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化温度为80～85℃。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化温度为80℃。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化温度≥85℃。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化温度为85～100℃。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化温度为85～95℃。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化温度为85～90℃。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化温度为85℃。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化温度≥90℃。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化温度为90～100℃。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化温度为90～95℃。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化温度为90℃。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化温度≥95℃。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化温度为95～100℃。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化温度为95℃。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化温度≥100℃。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化温度为100℃。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间≥1h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为1～4.5h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为1～4h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为1～3.5h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为1～3h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为1～2.5h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为1～2h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为1～1.5h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为1h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间≥1.5h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为1.5h～4.5h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为1.5h～4h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为1.5h～3.5h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为1.5h～3h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为1.5h～2.5h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为1.5h～2h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为1.5h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间≥2h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为2h～4.5h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为2h～4h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为2h～3.5h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为2h～3h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为2h～2.5h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为2h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间≥2.5h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为2.5h～4.5h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为2.5h～4h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为2.5h～3.5h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为2.5h～3h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为2.5h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间≥3h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为3h～4.5h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为3h～4h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为3h～3.5h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为3h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间≥3.5h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为3.5h～4.5h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为3.5h～4h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为3.5h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间≥4h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为4h～4.5h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间≥4.5h。

一种实施方式中，衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化时间为4.5h。

一种实施方式中，所述反应在惰性气体环境中进行。例如，所示反应在n2环境中进行。

一种实施方式中，反应进行时，先通入惰性气体，然后升温至单酯化温度，之后加入一定量的衣康酸酐，待衣康酸酐融化后，加入一定量的式ii所示化合物进行反应。

本发明的第三方面，提供一种由第二方面所述的方法制备获得的化合物。

本发明的第四方面，提供第一方面所述化合物或由第二方面所述的方法制备获得的化合物用于制备表面活性剂中的用途。

本发明的第五方面，提供第一方面所述化合物或由第二方面所述的方法制备获得的化合物用于制备表面活性剂中的用途。

此外，本发明的ia/aeo-4表面活性剂可有效降低油、水界面张力，并同时具有o/w乳化效果。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供了一种ia/aeo-4表面活性剂简易、快速合成方法，在没有任何催化剂条件下，不可逆将式ii所示化合物与衣康酸酐共价连接，形成的衣康酸酐类乳化剂是一种性能优良的反应性表面活性剂，其反应活性适中，与聚氧乙烯醚类乳化剂相比，可很好的键合在乳胶粒表面，很少被包埋在乳胶粒内部，且不易均聚，不会形成水溶性的聚合物，避免了絮凝的发生。

附图说明

图1：投料比对单酯化产物ia/aeo-4产率的影响。

图2：单酯化温度和单酯化时间对ia/aeo-4体系单酯化产物产率的影响。

图3：式ii所示化合物、ia、ia/aeo-4单酯化产物的红外谱图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置。

此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1ia/aeo--4表面活性剂的合成

在本发明中，ia/aeo-4表面活性剂是指结构式如式ⅰ所示的化合物。如式ⅰ所示的化合物的制备方法，包括如下步骤：

以衣康酸酐与式ii所示化合物为原料，单酯化反应生成式ⅰ化合物，反应方程式如下：

反应机理为：衣康酸酐是五元环状化合物，共轭双键的存在使环上原子尽量保持在同一平面，因而能量较高，当受到亲电试剂进攻时，共轭体系的π电子云发生极化变形，共轭链上出现电子云密度大小的交替分布。在式ii所示化合物的进攻下，开环反应非常容易，因而单酯化过程是一个不可逆反应，反应速率较快，在没有催化剂条件下依然可以进行。

本实施例中所用到的仪器与试剂包括：

旋转蒸发仪，日本eyela；nicolet红外光谱仪，美国thermofisher；t50全自动滴定仪，瑞士mettlertoledo；k100全自动表面张力仪，德国tx-500c全量程旋转滴界面张力仪，美国cng；

衣康酸酐，式ii所示化合物(已除水)，北京恒聚化工；原油，国内西部某油田原油。

具体的，一种实施方式中，如式ⅰ所示的化合物的合成过程如下：向装有搅拌器的三口瓶中通n230min，以改善产品色值，并升温至单酯化温度，之后加入一定量的衣康酸酐ia，待其融化后，加入一定量的式ii所示化合物进行反应，定时取样分析。

结果与讨论：

1、产物合成条件优化：

1.1、投料比的影响：

固定单酯化温度为95℃，由于ia升华点为70℃，极易升华。所以为弥补ia在反应过程中的损失，选择ia与式ii所示化合物的摩尔比≥1时来考察投料比对产率的影响。由图1可以看出，三种反应体系呈现相同的趋势，即当ia与式ii所示化合物的摩尔比大于1.05时，ia用量的继续增加对产率基本无影响，因此确定最佳的投料比，也就是ia与式ii所示化合物的摩尔比为n(ia)：n(式ii所示化合物)＝1.05。

1.2、单酯化温度和单酯化时间的影响

固定投料比n(ia)：n(式ii所示化合物)＝1.05，考察三种体系在不同单酯化温度下，产率随单酯化时间的变化情况。以ia/aeo-4反应体系为例进行分析。由图2可以看出，对于ia/aeo-4体系，当单酯化温度大于80℃时，1h内的产率即可达到80％以上；随着单酯化温度的升高，最终产率逐渐增大，且所需的反应时间缩短，但当温度大于95℃时，温度的继续上升对产率和反应时间均无影响。当固定投料比n(ia)：n(式ii所示化合物)＝1.1或1.2时，也呈现出相同的规律。由此确定的ia/aeo-4反应体系最佳单酯化温度和最佳单酯化时间列于表1。

表1

由图2以及表1可以看出，单酯化产物的产率很高、且纯度均在85％以上。考虑到成本问题，单酯化产物可不进行纯化处理。

1.3、单酯化产物的红外谱图解析

对所合成的ia/aeo-4单酯化产物进行了红外吸收光谱测试，具体的，以空气为背景，在室温下对所合成的单酯化产物ia/aeo-4进行了红外光谱测试。如图3所示，可以看出，单酯化反应后，ia在1850和1780处的伸缩振动吸收峰消失，却在1726处出现了酯基(c＝o)的吸收峰，证明了单酯化产物ia/aeo-4的生成。

1.4、性能测试

(1)单酯化产物双键含量测试：根据石油化工行业标准sh/t1767-2008，《工业芳烃溴指数的测定，电位滴定法》测定产品的双键含量。

由表2可以看出，单酯化产物双键含量的测定值与理论值非常接近，说明合成的单酯化产物纯度较高，优化的合成条件具有可行性。

表2单酯化产物的双键含量

(2)单酯化产物的表面活性

表面活性测试：根据wilhelmy吊片法测定产品的表面张力曲线，由曲线的转折点得到产品的cmc值和γcmc值，测试温度为25℃。

单酯化产物的表面活性参数，由表3所示，可以看出，单酯化产物的cmc值小于相应式ii所示化合物，说明对aeo-4式ii所示化合物进行改进后，cmc值有所降低，表面活性更为优异。而临界胶束浓度下的表面张力γcmc在改性后无显著变化。

表3单酯化产物的表面活性参数

(3)单酯化产物的界面活性

界面张力测试：样品浓度为0.2％，测试温度为60℃，转速为6000r/min。

结果发现，本发明所得ia/aeo-4单酯化产物，降低油水界面张力的效果好。

由上，本发明优化了衣康酸酐与式ii所示化合物的单酯化反应，得到了最佳的反应条件和较高的产率，并对其表面活性和油水界面活性进行了室内评价。单酯产物的表界面活性优异。对于此类可聚合乳化剂，其未来的研究方向是不断开发出结构创新，性能更加优异的品种和开拓其应用领域，以期并实现工业化生产。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。