一種含氟磷酸單酯鹽的製備方法
2023-10-19 23:00:07
一種含氟磷酸單酯鹽的製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種含氟磷酸單酯鹽的製備方法，包括：在持續通入惰性氣體下，將一定量的五氧化二磷投入反應器，滴加磷酸，控溫在35～45℃，五氧化二磷與磷酸摩爾比為2.0～3.0:1.0；然後升溫至75～85℃，攪拌。再加入氟氫碳醇，氟氫碳醇與五氧化二磷摩爾比為1.5～2.5:1.0，控溫在70～90℃，反應7～10h；加入佔反應物總質量的4～5%的蒸餾水，在70～80℃的條件下水解反應2～4h後，用10%的鹼性溶液中和到pH值為7～8，經過濾、洗滌、重結晶得含氟磷酸單酯鹽。本發明的優點：能夠製備出含量高達91%以上的含氟磷酸單酯，且雙酯和磷酸含量均較低。該方法簡便易行、安全可靠，易於工業化生產。
【專利說明】一種含氟磷酸單酯鹽的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於表面活性劑【技術領域】，具體涉及一種含氟磷酸單酯鹽的製備方法。
【背景技術】
[0002]表面活性劑是工農業生產和人類日常生活中常會用到的一種重要材料，傳統的表面活性劑有一個親水基團和一個疏水基團，其離子頭基間的電荷斥力或水化引起的分離傾向使得它們在界面或分子聚集體中難以緊密排列，造成表面活性偏低。而相對分子質量在數千以上的高分子表面活性劑，儘管增溶性、增稠性、分散性、絮凝性等較佳，但一般難於在界面上形成穩定的取向層，表面活性較傳統的表面活性劑弱，表面張力要很長時間才能平衡。這些不足限制了傳統的表面活性劑和高分子表面活性劑的應用。
[0003]1971年Bunton等率先合成了一族陽離子型低聚表面活性劑，不過在當時未引起重視。Menger於1991年合成了剛性基連接的雙離子頭基雙碳氫鍊表面活性劑，並命名為Geminis (天文學用語，意為雙子星座)，形象地表述了此類表面活性劑的結構特徵。Rosen小組採納了 「Gemini」的命名，並系統合成和研究了氧乙烯及氧丙烯柔性基團連接的Gemini表面活性劑，而後人們才真正系統地開展了這方面的研究工作。近年來，人們在探索新型表面活性劑的合成和應用方面作出巨大的努力。新型表面活性劑低聚表面活性劑(尤以Gemini為代表)的出現，引起了眾多學者的興趣和關注。這些新型表面活性劑一類高效、多功能的新型表面活性劑，是由兩個親水基團和兩個疏水基團通過聯接基團聯接而成的一類新型的表面活性劑。與傳統的表面活性劑相比，打破了傳統表面活性劑單疏水基單親水基的結構，雙子表面活性劑有更為優良的物化性能和應用性能。
[0004]磷酸酯類表面活性劑具有良好的乳化分散性、洗淨性、增溶性、熱穩定性、抗靜電性等，以及良好的配伍性、易生物降解性、較低的刺激性和優於一般陰離子表面活性劑的耐鹼性、耐電解質性。廣泛應用於紡織、印染、塑料、造紙、皮革和日用化學品等工業領域。磷酸酯主要是通過磷酸化反應製得的，磷酸化反應是羥基化合物(如脂肪醇、烷基酚、油脂等)與磷酸化試劑發生的酯化反應。按磷酸化試劑種類的不同，磷酸酯的合成方法主要有五氧化二磷法、三氯氧磷法、三氯化磷法、聚磷酸、磷酸等。其中五氧化二磷法是最為常用的方法，該法的主要優點是投資少、不需要特殊設備、無汙染、反應條件溫和、產率較高以及成本較低。其產品的主要組成為單酯和雙酯的混合物，磷酸單酯和磷酸雙酯在性能上有很大的差異。磷酸單酯鹽具有良好的水溶性、起泡力、乳化性、抗靜電和洗淨能力，而磷酸雙酯的這些性能較差。如何控制磷酸酯中單雙酯比例的也一直成為科研工作者研究的主要問題。氟碳表面活性劑是特種表面活性劑中最重要的品種，具有高表面活性、高熱穩定性、高化學穩定性，憎油、憎水的「三高兩憎」的獨特性能。這些獨特的性能，使氟碳表面活性劑有著廣泛的用途，特別是在一些特殊的應用領域，有著其他表面活性劑無法替代的作用，氟磷酸單酯鹽是一種新型的表面活性劑。分子內部既含有磷又含有氟，具有獨特的性能，兼有氟系和磷酸酯類表面活性劑的優點，是一種更新型、更高效的表面活性劑體系。
【發明內容】
[0005]本發明的目的之一是為了提供一種單酯含量更高、性能更好的含氟磷酸單酯鹽。
[0006]為了實現本發明的目的，採用的技術方案是:
一種含氟磷酸單酯鹽的製備方法，包括以下步驟:
在持續通入惰性氣體的條件下，將一定量的五氧化二磷投入反應器後，滴加質量分數為85%的磷酸，維持體系溫度在35~45°C，所述五氧化二磷與磷酸摩爾比為2.0~
3.0:1.0 ；
滴完後升溫至75~85°C，攪拌4~6h。之後加入氟氫碳醇，所述氟氫碳醇與五氧化二磷摩爾比為1.5~2.5:1.0，維持體系溫度在70~90°C，反應7~1h ;
加入佔反應物總質量的4~5%的蒸餾水，在70~80°C的條件下水解反應2~4h後，採用雙指示劑法測定單、雙酯含量，之後用10%的鹼性溶液中和到pH值為7~8，經過濾、洗滌、重結晶得含氟磷酸單酯鹽。
[0007]作為優選的技術方案:所述鹼性溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、單乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺中的任意一種。
[0008]作為優選的技術方案:所述氟氫碳醇為八氟戊醇、十二氟庚醇或十六氟壬醇中的任意一種。
[0009]作為優選的技術方案:所述含氟磷酸單酯鹽的結構式為:
【權利要求】
1.一種含氟磷酸單酯鹽的製備方法，其特徵在於:包括以下步驟: 在持續通入惰性氣體的條件下，將一定量的五氧化二磷投入反應器後，滴加質量分數為85%的磷酸，維持體系溫度在35~45°C，所述五氧化二磷與磷酸摩爾比為2.0~3.0:1.0 ； 滴完後升溫至75~85°C，攪拌4~6h，之後加入氟氫碳醇，所述氟氫碳醇與五氧化二磷摩爾比為1.5~2.5:1.0，維持體系溫度在70~90°C，反應7~1h ; 加入佔反應物總質量的4~5%的蒸餾水，在70~80°C的條件下水解反應2~4h後，採用雙指示劑法測定單、雙酯含量，之後用10%的鹼性溶液中和到pH值為7~8，經過濾、洗滌、重結晶得含氟磷酸單酯鹽。
2.根據權利要求1所述的一種含氟磷酸單酯鹽的製備方法，其特徵在於:所述鹼性溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、單乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺中的任意一種。
3.根據權利要求2所述的一種含氟磷酸單酯鹽的製備方法，其特徵在於:所述氟氫碳醇為八氟戊醇、十二氟庚醇或十六氟壬醇中的任意一種。
4.根據權利要求3所述的一種含氟磷酸單酯鹽的製備方法，其特徵在於:所述含氟磷酸單酯鹽的結構式為:
其中η為4，6，8 ； M為K、Na、ΝΗ4+、二乙醇胺、三乙醇胺。
【文檔編號】B01F17/14GK104130284SQ201410314061
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月3日 優先權日:2014年7月3日
【發明者】張國華, 夏威, 顧菊香, 程希, 鄭純智, 王雅珍, 趙德建 申請人:江蘇理工學院