本发明涉及一种表面活性剂的制备方法，具体为一种脂肪酰基牛磺酸表面活性剂的制备方法。
背景技术：
脂肪酰基牛磺酸类表面活性剂，其性能优良，具有低毒性、低刺激性，对皮肤极其柔和，具有较强的洗涤能力和发泡力，在清洗剂和洗浴液中配方中使用发泡良好，洗后具有爽快感，不会有传统洗涤剂存在的粗涩感及滑溜感，耐硬水，同时具有良好的生物降解性和安全性，是高档香波和沐浴露的主要原料。因与其它表面活性剂具有广泛配伍性，被广泛应用于(珠光)洗面奶、洗发水、沐浴乳、肥皂、洗涤剂、剃须膏、牙膏及工业用产品，。
脂肪酰基牛磺酸钠一般由直接法和间接法两种方法制得，直接法是以脂肪酸或脂肪酸酯与n-甲基牛磺酸钠进行缩合反应的工艺，如cn105175290a、cn106588710a中所述皆为脂肪酸与n-酰基牛磺酸缩合而成；间接法则主要是肖顿-鲍曼反应工艺，它是以脂肪腈水解成脂肪酰氯、或者脂肪酸酰化成脂肪酰氯，然后脂肪酰氯与n-甲基牛磺酸钠在碱性催化剂作用下进行合成的，如cn102875422、cn207031310u、cn1680305a中所述皆为此工艺。目前，直接法合成脂肪酰基甲基牛磺酸钠，所需设备较为复杂，且需要氮气保护，溶剂型反应需要分离提纯，即使溶剂回收循环利用，也对环境会造成压力；无溶剂型反应则需要较高设备要求，且收率较低。
间接法中的肖顿-鲍曼反应工艺是目前最常用的生产工艺，其制备过程一般通过多步反应制得。首先脂肪酸制备生成脂肪酰氯，该过程一般使用氯化亚砜、氯甲酸三氯甲酯、三氯化磷、五氯化磷、三氯氧磷、光气等物质作为酰基化试剂，这些物质都是具有很大的危险性，同时过程会产生较多的亚磷酸副产物；
然后酰氯再与氨基酸在碱性水溶液或者有机溶剂中通过缩合反应而制得脂肪酰基氨基酸盐粗产物，包括大量的氯化钠残留，一般在5~8%的氯化钠；
然后再通过溶剂重结晶分离得到脂肪酰基氨基酸，过程会排放大量的废水，一般情况下一吨纯品，需要排放2~10吨不等的含盐废水或者含溶剂废水；
有鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供一种脂肪酰基牛磺酸表面活性剂的制备方法，以脂肪酸、酸酐、牛磺酸盐为原料，首先经过脂肪酸与酸酐反应得到脂肪基酸酐，然后脂肪酸酐和牛磺酸盐经过酰化反应而制得目标产物，具有不用进行纯化处理，直接得到产物，同时原料易得，工艺简捷，易于操作，易于实现工业化，成本低，环境友好的特点。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种脂肪酰基牛磺酸表面活性剂的制备方法，步骤如下：
（1）将脂肪酸、酸酐投入反应器中；
（2）缓慢升温至80~160℃，回流反应5~10小时；
（3）接入真空-0.08~-0.09mpa，温度100~150℃，真空脱气2~10小时；
（4）降温至40~90℃；
（5）加入牛磺酸盐，反应温度40~300℃，反应1-10小时；
（6）降温得成品；反应路线如下所示：
其中x=na或k。
进一步，所述步骤（1）中脂肪酸：酸酐的摩尔比为1:（1~10）。
进一步，所述酸酐为c2~c8中的一种或几种，优选乙酸酐；
进一步，所述脂肪酸为c8~c22中的一种或几种。
进一步，所述步骤（5）中的牛磺酸盐为n-甲基牛磺酸钠、牛磺酸钠、n-甲基牛磺酸钾、牛磺酸钾、n-甲基牛磺酸、牛磺酸中的一种或几种；
进一步，所述脂肪酸与牛磺酸盐的摩尔比为1:（0.5~2）。
本发明与现有技术相比，具有以下突出优点和积极效果：
本发明通过对反应原料的优选，剔除掉危险性较大的酰氯，选择相对较为温和的原料，减少工艺的安全风险性；因为不再选用酰氯原料，可以不用通过纯化处理就得到目标产物，减少了废水的排放和环保压力，同时所选原料易得，工艺简单，对设备要求较低，可以实现批量化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
本实施例的脂肪酰基牛磺酸表面活性剂的制备方法，步骤如下：
（1）将200g月桂酸、210g乙酸酐投入反应器中；
（2）缓慢升温至140℃，回流反应5~10小时；
（3）接入真空-0.08~-0.09mpa，温度140℃，真空脱气3小时；
（4）降温至40℃；
（5）缓慢滴加320g的n-甲基牛磺酸钠（25%水溶液），滴加温度45~60℃，滴加时间4小时；
（6）滴加完毕，升温至80~90℃，保温反应2小时；
（7）降温得月桂酰基甲基牛磺酸钠成品。
本发明得到的成品可以直接使用，成品中氯化钠含量为0%，脂肪酸含量22%，n-甲基牛磺酸钠1.5%，活性物含量35%。同时还可以根据不同的应用需求来调整，比如降温过程经过结晶后离心过滤、干燥可以得到高固含量、高纯净度的产品；也可以将直接得到的成品通过加入去离子水，得到不同浓度的产品。
实施例2
本实施例的脂肪酰基牛磺酸表面活性剂的制备方法，步骤如下：
（1）将205g椰油酸、420g乙酸酐投入反应器中；
（2）缓慢升温至120℃，回流反应10小时；
（3）接入真空-0.08~-0.09mpa，温度130℃，真空脱气5小时；
（4）降温至60℃；
（5）缓慢滴加100g的n-甲基牛磺酸钠（40%水溶液），100g的牛磺酸钠（40%水溶液），滴加温度60~70℃，滴加时间4小时；
（6）滴加完毕，升温至80~90℃，保温反应2小时；
（7）降温得椰油酰基甲基牛磺酸牛磺酸钠。
本发明得到的成品可以直接使用，成品中氯化钠含量为0%，脂肪酸含量26%，n-甲基牛磺酸钠1.2%，牛磺酸钠0.5%，活性物含量40%。同时还可以根据不同的应用需求来调整，比如降温过程经过结晶后离心过滤、干燥可以得到高固含量、高纯净度的产品；也可以将直接得到的成品通过加入去离子水，得到不同浓度的产品。
实施例3
本实施例的脂肪酰基牛磺酸表面活性剂的制备方法，步骤如下：
（1）将145g辛酸、105g乙酸酐投入反应器中；
（2）缓慢升温至140℃，回流反应5~10小时；
（3）接入真空-0.08~-0.09mpa，温度140℃，真空脱气3小时；
（4）降温至90℃；
（5）加入180g的n-甲基牛磺酸钠（90%粉末），缓慢升温至200℃；
（6）保温200℃，保温反应2小时；
（7）降温得辛酰基甲基牛磺酸钠成品。
本发明得到的成品可以直接使用，成品中氯化钠含量为0%，脂肪酸含量1.6%，n-甲基牛磺酸钠3.3%，活性物含量68%。同时还可以根据不同的应用需求来调整，比如降温过程经过结晶后离心过滤、干燥可以得到高固含量、高纯净度的产品；也可以将直接得到的成品通过加入去离子水，得到不同浓度的产品。
实施例4
本实施例的脂肪酰基牛磺酸表面活性剂的制备方法，步骤如下：
（1）将230g肉豆蔻酸、630g乙酸酐投入反应器中；
（2）缓慢升温至140℃，回流反应10小时；
（3）接入真空-0.08~-0.09mpa，温度140℃，真空脱气4小时；
（4）降温至60℃；加入120g的牛磺酸钾（90%粉末），
（5）缓慢滴加130g的n-甲基牛磺酸钾（40%水溶液），滴加温度60~70℃，滴加时间2小时；
（6）滴加完毕，升温至80~90℃，保温反应6小时；
（7）降温得肉豆蔻酰基甲基牛磺酸牛磺酸钾。
本发明得到的成品可以直接使用，成品中氯化钠含量为0%，脂肪酸含量21%，n-甲基牛磺酸钠8%，牛磺酸钠5%，活性物含量32%。同时还可以根据不同的应用需求来调整，比如降温过程经过结晶后离心过滤、干燥可以得到高固含量、高纯净度的产品；也可以将直接得到的成品通过加入去离子水，得到不同浓度的产品。
实施例5
本实施例的脂肪酰基牛磺酸表面活性剂的制备方法，步骤如下：
（1）将257g棕榈酸、500g乙酸酐投入反应器中；
（2）缓慢升温至150℃，回流反应8小时；
（3）接入真空-0.08~-0.09mpa，温度150℃，真空脱气4小时；
（4）降温至90℃；
（5）加入155g的牛磺酸钠（95%粉末），缓慢升温至260℃；
（6）保温260℃，保温反应5小时；
（7）降温得肉豆蔻酰基甲基牛磺酸钠成品。
本发明得到的成品可以直接使用，成品中氯化钠含量为0%，脂肪酸含量3.0%，n-甲基牛磺酸钠4.0%，活性物含量91.0%。同时还可以根据不同的应用需求来调整，比如降温过程经过结晶后离心过滤、干燥可以得到高固含量、高纯净度的产品；也可以将直接得到的成品通过加入去离子水，得到不同浓度的产品。
实施例6
本实施例的脂肪酰基牛磺酸表面活性剂的制备方法，步骤如下：
（1）将285g硬脂酸、1000g乙酸酐投入反应器中；
（2）缓慢升温至150℃，回流反应10小时；
（3）接入真空-0.08~-0.09mpa，温度150℃，真空脱气4小时；
（4）降温至90℃；
（5）加入132g的牛磺酸（95%粉末），146g的甲基牛磺酸（95%粉末）缓慢升温至290℃；
（6）保温290℃，保温反应6小时；
（7）降温得硬脂酰基甲基牛磺酸牛磺酸成品。
本发明得到的成品可以直接使用，成品中氯化钠含量为0%，脂肪酸含量2.7%，n-甲基牛磺酸14.0%，牛磺酸10.0%，活性物含量67.0%。同时还可以根据不同的应用需求来调整，比如降温过程经过结晶后离心过滤、干燥可以得到高固含量、高纯净度的产品；也可以将直接得到的成品通过加入去离子水，得到不同浓度的产品。
实施例7
本实施例的脂肪酰基牛磺酸表面活性剂的制备方法，步骤如下：
（1）将200g月桂酸、500g乙酸酐投入反应器中；
（2）缓慢升温至140℃，回流反应8小时；
（3）接入真空-0.08~-0.09mpa，温度140℃，真空脱气4小时；
（4）降温至90℃；
（5）加入146g的甲基牛磺酸（95%粉末），缓慢升温至250℃；
（6）保温250℃，保温反应5小时；
（7）降温得月桂酰基甲基牛磺酸成品。
本发明得到的成品可以直接使用，成品中氯化钠含量为0%，脂肪酸含量3.0%，n-甲基牛磺酸钠4.2%，活性物含量90%。同时还可以根据不同的应用需求来调整，比如降温过程经过结晶后离心过滤、干燥可以得到高固含量、高纯净度的产品；也可以将直接得到的成品通过加入去离子水，得到不同浓度的产品。
实施例8
本实施例的脂肪酰基牛磺酸表面活性剂的制备方法，步骤如下：
（1）将160g月桂酸、40g肉豆蔻酸，600g乙酸酐投入反应器中；
（2）缓慢升温至130℃，回流反应8小时；
（3）接入真空-0.08~-0.09mpa，温度130℃，真空脱气4小时；
（4）降温至90℃；
（5）加入136g的甲基牛磺酸钠（95%粉末），31g的牛磺酸钠（95%粉末），缓慢升温至220℃；
（6）保温220℃，保温反应5小时；
（7）降温得月桂酰基甲基牛磺酸牛磺酸钠和肉豆蔻酰基甲基牛磺酸牛磺酸钠混合物成品。
本发明得到的成品可以直接使用，成品中氯化钠含量为0%，月桂酸含量0.5%，肉豆蔻酸含量0.5%，n-甲基牛磺酸钠2.6%，牛磺酸钠1.0%，活性物含量90%。同时还可以根据不同的应用需求来调整，比如降温过程经过结晶后离心过滤、干燥可以得到高固含量、高纯净度的产品；也可以将直接得到的成品通过加入去离子水，得到不同浓度的产品。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。