一种功能化Gemini表面活性剂构筑的粘弹体系的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种功能化Gemini表面活性剂构筑的粘弹体系，属于表面活性剂技术领域。本发明的粘弹表面活性剂溶液制备方法，其中有机盐是邻羟基苯甲酸钠、间羟基苯甲酸钠及对羟基苯甲酸钠。以带羟基的Gemini表面活性剂为主要成分，与少量有机盐复配后，即获得可表面活性剂粘弹溶液。该表面活性剂溶液的制备包括复配和粘弹性能测试两个主要过程。Gemini阳离子表面活性剂配成一定浓度的溶液，然后与盐按照不同比例复配，即可得到表面活性剂粘弹溶液。
【专利说明】
一种功能化Gem i n i表面活性剂构筑的粘弹体系
技术领域
[0001] 本发明涉及一种功能化Gemini表面活性剂构筑的粘弹体系，属于表面活性剂技术 领域。
【背景技术】
[0002] Gemini表面活性剂，又称双子表面活性剂、孪连表面活性剂、双生表面活性剂或偶 联表面活性剂，是通过一个联接基将两个传统表面活性剂分子在其亲水头基或接近亲水头 基处连接在一起而形成的一类新型表面活性剂。由于其结构的特殊性，双子表面活性剂表 现出了许多常规表面活性剂所不具备的独特性能，因而具有很强的应用潜力。Gemini表面 活性剂具有较好的增溶作用、润湿作用、发泡作用和皂化分散能力，可以广泛应用于日化行 业、食品工业及三次采油等各个领域，除此之外，在一些特殊领域，如可以作为制备纳米材 料的模板剂和抗粘接剂;治理污水与土壤;杀菌消毒作用;基因转染;抑制金属腐蚀;采油及 精细化工等。
[0003] 当Gemini表面活性剂的结构中引入特殊的基团，如羟基时，可以改变Gemini表面 活性剂的自组织形貌，如可以形成蠕虫状胶束。蠕虫状胶束是指表面活性剂沿非轴向一维 增长形成的热力学平衡态聚集体。蠕虫状胶束溶液在油田上有广泛的应用，如作为油田压 裂液，增稠剂等，还可以应用于流体输送的降阻剂，除此之外，蠕虫状胶束溶液在清洁产品 和化妆品领域也有广泛的应用。然而，形成蠕虫状胶束的条件通常非常苛刻，一般需要特殊 结构的表面活性剂，Gemini表面活性剂利用自身结构的优势辅以特殊的基团可以形成蠕虫 状胶束，然而，通常情况下，形成的这种蠕虫状胶束粘弹性不够高或稳定性不好，如容易浑 浊等。为了解决这一问题，可以尝试往Gemini表面活性剂溶液中添加盐类，添加盐类之后形 成的蠕虫状胶束的粘弹性更好，而且，改变盐的种类可以形成不同长度的蠕虫状胶束。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种表面活性剂粘弹溶液的制备方法，是使用带羟基的Gemini表面 活性剂为主要成分，与少量有机盐复配。
[0005] 所述带羟基的Gemini表面活性剂的结构式如（1):
[0007] 所述Gemini阳离子表面活性剂的合成路线如下：
[0009] 所述有机盐为邻羟基苯甲酸钠(o-ph-ONa)、间羟基苯甲酸钠(m-ph-〇Na)或对羟基 苯甲酸钠(p-ph-〇Na)，结构式分别如下：
L001U 所述邻羟基苯甲酸钠、间羟基苯甲酸钠以及对羟基苯甲酸钠均为市售。
[0012] 在本发明的一种实施方式中，所述方法是将Gemini阳离子表面活性剂配成一定浓 度的溶液，然后与盐按照不同比例复配，即可得到表面活性剂粘弹溶液。
[0013] 在本发明的一种实施方式中，所述有机盐与Gemini阳离子表面活性剂的摩尔比为 2:25 ~10:25,优选为5:25 ~8:25。
[0014] 在本发明的一种实施方式中，有机盐与Gemini阳离子表面活性剂是按照以下任意 一种摩尔比复配得到表面活性剂粘弹溶液：2 :25、4:25、5:25、6:25、7:25、8 :25、9:25或者 10：25〇
[0015] 在本发明的一种实施方式中，Gemini阳离子表面活性剂固定为50-80mM的浓度。
[0016] 在本发明的一种实施方式中，有机盐的浓度为10-16mM。
[0017] 在本发明的一种实施方式中，是将邻羟基苯甲酸钠与Gemini阳离子表面活性剂按 照摩尔比为8:25复配，或者是将间羟基苯甲酸钠与Gemini阳离子表面活性剂(或对羟基苯 甲酸钠)按照摩尔比7:25复配。
[0018]在本发明的一种实施方式中，Gemini阳离子表面活性剂与邻羟基苯甲酸钠、间羟 基苯甲酸钠以及对羟基苯甲酸钠复配的温度区间控制在25~30°C。
[0019] 本发明的有益效果
[0020] (1)本发明将三种有机盐与含羟基基团的Gemini阳离子表面活性剂溶液复配后获 得具有良好粘弹性的溶液，可明显看出三个复配体系的粘弹性有明显区别，可证明添加剂 微观结构的改变会影响表面活性剂的自组织行为，丰富了表面活性剂自组织行为的理论基 础，为表面活性剂聚集体的构筑提供新的思路；
[0021] (2)本发明使用邻羟基苯甲酸钠与Gemini阳离子表面活性剂按照摩尔比为8:25复 配，体系的零剪切粘度最大，可达237.14Pa ? s;将间羟基苯甲酸钠(或对羟基苯甲酸钠)与 Gemini阳离子表面活性剂按照摩尔比7:25复配得到的体系的零剪切粘度分别可达40Pa? s、7.41Pa ? s;
[0022] (3)在相同的摩尔比时，Gemini阳离子表面活性剂分别与三种盐：邻羟基苯甲酸 钠、间羟基苯甲酸钠以及对羟基苯甲酸钠，复配后混合溶液的粘弹性依次降低;在邻羟基苯 甲酸钠与Gemini阳离子表面活性剂的摩尔比为5:25~8:25的范围内，得到的粘弹溶液稳定 性好、保持澄清且粘弹性好，粘弹体系的零剪切粘度为75Pa ? s以上。
【附图说明】
[0023]图1为邻羟基苯甲酸钠/50mM 12-3(0H)-12动态剪切谱;G'（实心符号，弹性模量）， G"（空心符号，粘性模量)随角频率co对变化；
[0024]图2为邻羟基苯甲酸钠/50mM 12-3(0H)-12在不同盐浓度时体系的稳态剪切图； [0025]图3为有机盐/50mM 12-3(0H)-12混合溶液零剪切粘度随盐浓度的变化曲线图；其 中〇-ph-0Na为、m-ph-〇Na、p-ph-〇Na分别为邻羟基苯甲酸钠、间羟基苯甲酸钠、对羟基苯甲 酸钠。
【具体实施方式】
[0026] 实施例 1:12-3(0H)_12 的制备
[0027] 将1,3-二溴-2-丙醇（10.(^，0.046111〇1)小少-二甲基十二胺（21.68,0.102111〇1)和 100mL无水乙醇加入装有回流冷凝管的反应器中，加热回流，搅拌48h，反应后旋转蒸发除去 乙醇，得到黄色粘稠状液体，所得粗产物4等分移入4支50mL离心管中，分别加入30mL无水乙 醚洗涤3次，离心，倒去上层清液。然后用乙醇/乙醚在离心管中重结晶5次，将离心管放入真 空干燥箱干燥48h，得白色固体产物10.8g，产率65 %。
[0028] 实施例2:
[0029] 粘弹表面活性剂溶液的制备。配制80mmol/L的Gemini阳离子表面活性剂溶液， 1 OOmmo 1 /L的盐溶液，其中表面活性剂溶液各取1.25mL，再向其中分别加入适量的邻羟基苯 甲酸钠、间羟基苯甲酸钠以及对羟基苯甲酸钠的盐溶液，使盐与Gemini阳离子表面活性剂 的摩尔比分别达到2:25、4 :25、5:25、6:25、7:25、8:25、9 :25、10:25，然后加入超纯水，使混 合溶液的总体积为2mL，混合均匀后即得到系列粘弹表面活性剂溶液。
[0030] 实施例3:
[0031]实施例2中盐和阳离子表面活性剂溶液复配得到的粘弹表面活性剂溶液的粘弹性 测量。
[0032]将所得粘弹表面活性剂溶液，在25°C下静置48h，并在25°C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黏弹 区内进行。具体数据见图1、图2和图3:
[0033]图1为邻羟基苯甲酸钠/50mM 12-3(0H)-12的动态剪切图，可以看出，在所测试的 频率范围内，样品弹性模量始终大于粘性模量，说明样品具有很好的弹性。
[0034]图2为样品的稳态剪切图，随着盐浓度的增大，样品的零剪切粘度先增大后降低。 其中邻羟基苯甲酸钠与Gemini阳离子表面活性剂的摩尔比为8:25时，零剪切粘度可达最大 值237.14Pa ? s。此外，发明人还尝试了将邻羟基苯甲酸钠与12-3-12(该化合物与12-3 (0H)-12相比，联接链上没有羟基)进行复配制备粘弹性溶液，结果发现，12-3-12与邻羟基 苯甲酸钠混合体系的最大零剪切粘度为30Pa ? s，继续增加盐浓度会出现浑浊。由此说明， 本发明将12-3(0H)-12与邻羟基苯甲酸钠复配的粘弹性溶液的粘弹性有明显的优势。
[0035]图3为盐/50mM 12-3(0H)-12混合溶液零剪切粘度随盐浓度的变化曲线图，在相同 的摩尔比时，Gemini阳离子表面活性剂分别与三种盐:邻羟基苯甲酸钠、间羟基苯甲酸钠以 及对羟基苯甲酸钠，复配后混合溶液的粘弹性依次降低。在邻羟基苯甲酸钠与Gemini阳离 子表面活性剂的摩尔比为5:25~8:25的范围内，粘弹体系的零剪切粘度为75Pa ? s以上，且 溶液保持澄清。
[0036]虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技 术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范 围应该以权利要求书所界定的为准。
【主权项】
1. 一种表面活性剂粘弹溶液的制备方法，其特征在于，所述方法是使用带羟基的 Gemini表面活性剂为主要成分，与少量有机盐复配;所述带羟基的Gemini表面活性剂的结 构式如下：2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机盐为邻羟基苯甲酸钠、间羟基苯 甲酸钠或对羟基苯甲酸钠。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，有机盐与Gemini阳离子表面活性剂的摩尔 比为2:25 ~10:25，优选 5:25 ~8:25。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机盐与Gemini阳离子表面活性剂是 按照摩尔比2:25、4 :25、5:25、6:25、7:25、8:25、9 :25或者10:25复配得到表面活性剂粘弹溶 液。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Gemini阳离子表面活性剂浓度为50-8 OmM 〇6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述有机盐浓度为10-16mM。7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法是将邻羟基苯甲酸钠与Gemini阳 离子表面活性剂按照摩尔比为5:25~8:25复配，或者是将间羟基苯甲酸钠或对羟基苯甲酸 钠与Gemini阳离子表面活性剂按照摩尔比7:25复配。8. 根据权利要求1-7所述的方法，其特征在于，所述方法是将Gemini阳离子表面活性剂 配成一定浓度的溶液，然后与盐按照不同摩尔比复配，即可得到表面活性剂粘弹溶液。9. 根据权利要求1-7任一所述方法得到的表面活性剂粘弹溶液。10. 权利要求9的表面活性剂粘弹溶液在日化行业、食品工业及三次采油中的应用。
【文档编号】B01F17/18GK106000217SQ201610349018
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】裴晓梅, 张群, 李文楷, 宋冰蕾, 崔正刚
【申请人】江南大学