一种CO2响应型生物质基发泡剂

本发明涉及表面活性剂科学与应用，具体涉及到一种co2响应型生物质基发泡剂。

背景技术：

1、在很多实际生产中，发泡剂不仅需要形成稳定的泡沫来保证生产过程的需要，当泡沫使用后还要容易被破坏从而简化后处理过程。对于大多数表面活性剂而言，只有在临界胶束浓度以上才可以达到最佳发泡性能，所以每年有大量的表面活性剂被用于发泡剂的使用，这不仅增加了生产成本，也给泡沫使用后的处理过程和环境安全带来了诸多挑战。因此，开发能够通过温和、简易的方式改变周围环境，来实现高效起泡/消泡的刺激响应性泡沫体系具有十分重要的意义。

2、生物质基表面活性剂来源于丰富的可再生资源，属于无毒、易生物降解的温和型表面活性剂，其在清洁用品、化妆品、食品等众多领域的应用有着巨大的潜力。考虑到环境和可持续发展问题，无毒、可再生的表面活性剂在未来生产应用中的优势将越来越显著。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种具有co2响应性的生物质基发泡剂。

2、本发明所提供的具有co2响应性的生物质基发泡剂，其结构式如式i表示：

3、

4、式ⅰ中，r1与r2相同或不同，r1、r2各自独立地选自：(c1–c22)的烷基、(c2-c22)的烯基、烷基取代芳基(c7-c22)、烯基取代芳基(c8-c22)或环烷基(c5-c12)；

5、式ⅰ中，x可为na+、k+、ca2+、li+、cs+中的任一种；

6、式ⅰ所示化合物具体可为下述式ⅰ-a所示化合物：

7、

8、上述式ⅰ所示化合物通过包括如下步骤的方法制备得到：将葡萄糖酸与醛r1cho和r2cho在酸性催化剂催化下反应，得到缩醛取代的葡萄糖酸酯，进一步在碱性条件水解得到缩醛取代葡萄糖酸盐，即式ⅰ所示化合物，反应式如下：

9、

10、r1、r2、x的定义同式ⅰ中r1、r2、x的定义；

11、上述制备方法中，葡萄糖酸与醛r1cho和r2cho的物质的量之比可为1：(1～4)：(1～4)，具体可为1:3:3；

12、所述酸性催化剂可为对甲苯磺酸(p-tsa)、樟脑磺酸(csa)、浓硫酸或酸性树脂a15、酸性沸石、介孔二氧化硅中的一种，其中所述酸性催化剂的量为醛的总量的3-10mol％，优选为5％mol。

13、所述反应的温度可为40～150℃，优选80℃，时间可为4～24小时，优选12小时。

14、所述碱性条件可由氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化铯、氢氧化锂中的任一种提供，优选氢氧化钠。

15、所述反应在有机溶剂中进行，所述有机溶剂可为甲醇、乙醇、甲苯、乙腈、二氧六环中的任一种等，优选乙醇。

16、所述水解的温度可为室温，时间可为5-10小时，具体可为5h。

17、本发明还提供上述式ⅰ所示化合物在作为发泡剂或在发泡剂制备中的应用。

18、所述应用中，所述发泡剂为co2响应型发泡剂。

19、本发明还提供一种co2响应型的发泡体系。

20、本发明所提供的co2响应型的发泡体系，通过将式ⅰ所示化合物溶于水，鼓入氮气制得，其中，式ⅰ所示化合物的浓度可为0.8～4％(w/w)，具体可为0.8％(w/w)。

21、本发明还提供一种利用上述式ⅰ所示化合物的发泡方法。

22、本发明所提供的发泡方法，为向体系中加入式ⅰ所示化合物，快速搅拌或通入氮气，发泡，泡沫使用完成后，通入co2消除泡沫，即可。

23、上述方法中，所述体系中，式ⅰ所示化合物的浓度可为0.8～4％(w/w)。

24、本发明具有如下效果：

25、本发明利用价格低廉、环境友好的葡萄糖酸做原料，制备得到具有co2响应的生物质基发泡剂，合成过程简单。本发明制备的葡萄糖酸基发泡剂具有降低表面张力的能力强，发泡性能好，用量少，形成的稳定泡沫具有co2响应性等特点，可在不破坏原有体系的情况下被气体co2温和消泡，符合绿色环保的发展方向。

技术特征：

1.一种具有co2响应性的生物质基发泡剂，其结构式如式i表示：

2.根据权利要求1所述的发泡剂，其特征在于：式ⅰ所示化合物为式ⅰ-a所示化合物：

3.权利要求1或2中式ⅰ所示化合物在作为发泡剂或在发泡剂制备中的应用。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述发泡剂为co2响应型发泡剂。

5.一种co2响应型的发泡体系，所述co2响应型的发泡体系通过将权利要求1或2中式ⅰ所示化合物溶于水，鼓入氮气制得。

6.根据权利要求5所述的co2响应型的发泡体系，其特征在于：所述体系中，式ⅰ所示化合物的浓度为0.8～4％(w/w)。

7.一种发泡方法，为向体系中加入权利要求1或2中式ⅰ所示化合物，快速搅拌或通入氮气，发泡，泡沫使用完成后，通入co2消除泡沫，即可。

8.根据权利要求7所述的发泡方法，其特征在于：所述体系中，式ⅰ所示化合物的浓度为0.8～4％(w/w)。

技术总结
本发明公开了一种CO2响应型生物质基发泡剂。其结构式如式I表示。本发明利用价格低廉、环境友好的葡萄糖酸做原料，制备得到具有CO2响应的生物质基发泡剂，合成过程简单。本发明制备的葡萄糖酸基发泡剂具有降低表面张力的能力强，发泡性能好，用量少，形成的稳定泡沫具有CO2响应性等特点，可在不破坏原有体系的情况下被气体CO2温和消泡，符合绿色环保的发展方向。

技术研发人员：张裴,韩布兴,陈鹏,张秀东,康欣晨,吴天斌,杨冠英
受保护的技术使用者：中国科学院化学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13