本發(fā)明涉及一種高溶解度的長碳鏈羧酸鹽表面活性劑及其形成的粘彈溶液，屬于表面活性劑科學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

羧酸鹽型表面活性劑，也被稱為脂肪酸皂或脂肪酸鹽，可以通過脂肪酸酯與堿反應(yīng)得到，是一類陰離子表面活性劑。羧酸鹽表面活性劑主要來源于可再生資源，性能溫和，生物相容性好，是一種綠色環(huán)保的表面活性劑產(chǎn)品，有悠久的應(yīng)用歷史，在個人洗護(hù)用品方面使用量巨大。在當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展的背景下，這種環(huán)境友好型的表面活性劑再次得到了人們的廣泛關(guān)注。然而，羧酸鹽表面活性劑具有一個顯著的缺陷，在烷烴鏈長度較長時溶解度極差，這大大限制了該類表面活性劑的應(yīng)用。同時也造成了大量長鏈脂肪酸酯天然資源的浪費和低效利用。

當(dāng)表面活性劑具有較長的疏水鏈長度時，在水溶液中傾向于沿某一維方向持續(xù)生長，形成截面直徑為幾個納米，而長度可達(dá)微米級的線狀聚集結(jié)構(gòu)，稱為蠕蟲膠束。蠕蟲膠束可賦予表面活性劑水溶液一定的粘彈性，在日化產(chǎn)品、油田壓裂液等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。因此，若能通過有機(jī)合成的方法，增加長碳鏈羧酸鹽的溶解度，則有望在表面活性劑濃度較高時制備出粘彈溶液。

本發(fā)明以硬脂酸(十八酸)為原料，經(jīng)過系列合成步驟，得到在水中具有高溶解度的羧酸鹽表面活性劑。在高濃度下，該表面活性劑可以形成一種具有粘彈性能的溶液。本發(fā)明拓展了羧酸鹽表面活性劑的研究范圍，可應(yīng)于表面活性劑復(fù)配體系、清洗、日用化學(xué)品和三次采油等多個領(lǐng)域。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

表面活性劑的溶解度對其溶液性質(zhì)的研究及應(yīng)用等具有重要影響。脂肪酸具有來源豐富、可再生等優(yōu)點，是綠色表面活性劑重要的原料來源。本發(fā)明以硬脂酸(十八酸)為原料，合成了一種具有高溶解度的羧酸鹽表面活性劑。其水溶液達(dá)到一定濃度后即可獲得具有凝膠特征的表面活性劑粘彈溶液。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種羧酸鹽型陰離子表面活性劑α-苯氧基十八酸鈉，由硬脂酸(十八酸)和苯酚反應(yīng)得到。該表面活性劑的水溶液在較高濃度時為粘彈溶液。

α-苯氧基十八酸鈉的結(jié)構(gòu)式如下：

α-苯氧基十八酸鈉的合成路線如下：

將羧酸鹽表面活性劑α-苯氧基十八酸鈉溶于水，制備成一定濃度的溶液，即可獲得具有凝膠特征的表面活性劑粘彈溶液。

有益效果

以硬脂酸(十八酸)為原料，通過系列合成步驟得到含有長碳鏈的高溶解度羧酸鹽表面活性劑——α-苯氧基十八酸鈉。25℃時，其在水中的溶解度可以達(dá)到650mmol/l。當(dāng)其水溶液濃度較高時，可形成具有凝膠特征的粘彈溶液，可應(yīng)用于油田化學(xué)品、日用化學(xué)品和洗滌劑配方等。

附圖說明

圖1α-苯氧基十八酸鈉的¹hnmr圖。

圖2α-苯氧基十八酸鈉在650mmol/l時的溶液外觀圖(25℃)。

圖3α-苯氧基十八酸鈉溶液在不同濃度時的穩(wěn)態(tài)剪切圖(25℃)。

圖4α-苯氧基十八酸鈉溶液在不同濃度時的動態(tài)剪切圖(25℃，g′為彈性模量，用實心符號表示；g″為粘性模量，用空心符號表示)。

具體實施方式

實施例1:α-溴代十八酸甲酯的合成：將十八酸加入裝有磁力攪拌子的三口瓶中，升溫至60℃，使固體熔化。接好尾氣吸收裝置，在攪拌下緩慢滴加氯化亞砜(十八酸和氯化亞砜的物質(zhì)的量比為1:1.25)。反應(yīng)過程有大量酸性氣體產(chǎn)生，用尾氣吸收裝置吸收。反應(yīng)5h。然后將溫度調(diào)至90℃，加入少量碘作為引發(fā)劑，攪拌下緩慢滴加液溴(十八酸和液溴的物質(zhì)的量比為1:1.17)，加完后繼續(xù)反應(yīng)2h。之后待溫度降至55℃，在攪拌下滴加無水甲醇，滴加2h，滴加完后繼續(xù)回流4h，反應(yīng)結(jié)束。待冷卻至室溫，先用飽和na2so3溶液洗去殘留液溴，再用去離子水洗三到四次，用無水mgso4干燥。過濾收集濾液，減壓旋蒸除去低沸點的有機(jī)溶劑。剩余液體進(jìn)行減壓蒸餾，收集208℃-212℃/5mmhg的餾分，得到無色液體，即為α-溴代十八酸甲酯。

實施例2:α-苯氧基十八酸甲酯的合成：n2保護(hù)下，向裝有磁力攪拌子的三口瓶中加入k2co3和dmf，攪拌半小時，加入苯酚的dmf溶液，升溫至60℃后，一次性加入α-溴代十八酸甲酯和dmf的混合溶液，升溫至85℃反應(yīng)22h后結(jié)束反應(yīng)。將產(chǎn)品冷卻至室溫，抽濾并收集濾液。在攪拌下向濾液中加入一定量的冰水，用石油醚萃取三次，收集有機(jī)層，再用去離子水洗滌三次。用無水mgso4干燥，抽濾并收集濾液，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去石油醚，得深色油狀物。再經(jīng)硅膠柱層析純化，得無色油狀液體，即α-苯氧基十八酸甲酯。

實施例3:α-苯氧基十八酸鈉的合成：將α-苯氧基十八酸甲酯、naoh、去離子水及無水乙醇，依次加入裝有磁力攪拌子和冷凝管的單口瓶中。將溫度升至70℃，反應(yīng)24h。冷卻至室溫后，減壓旋蒸除去乙醇、水和反應(yīng)產(chǎn)生的甲醇。將剩余物用無水乙醇溶解，加入適量丙酮重結(jié)晶2～3次，經(jīng)真空干燥后得到產(chǎn)品。

實施例4:表面活性劑溶解度的測定：表面活性劑的溶解度用觀察法測定。稱取一定量的表面活性劑到10ml的柱狀小瓶子中，加入5ml超純水，置于65℃的干浴器中加熱至澄清透明，然后將其置于25℃恒溫箱中平衡48h，取出觀察現(xiàn)象。若無固體析出則向溶液中補(bǔ)加樣品，重復(fù)上述步驟，直至在25℃時有極少量固體析出；若有固體析出則補(bǔ)加溶劑，直至其完全溶解。由此得到表面活性劑的溶解度。

實施例5:α-苯氧基十八酸鈉的粘彈性測量：配制不同濃度的α-苯氧基十八酸鈉溶液，于25℃下靜置24h，并在25℃下進(jìn)行穩(wěn)態(tài)及動態(tài)流變性能的測試。動態(tài)掃描前，先進(jìn)行應(yīng)力掃描以確定測試樣品的線性粘彈區(qū)，樣品的測試均在線性粘彈區(qū)內(nèi)進(jìn)行。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種高溶解度的長碳鏈羧酸鹽表面活性劑，其分子結(jié)構(gòu)如下：本發(fā)明給出了這種新型羧酸鹽表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)、合成方法及其形成的粘彈溶液的性能。該表面活性劑具有很高的溶解度，在25℃時可以達(dá)到650mmol/L。其一定濃度的水溶液在室溫下顯示出明顯的粘彈性，500mmol/L時的零剪切粘度高達(dá)7000Pa·s，可用于日用化學(xué)品、洗滌劑、金屬清洗和三次采油等領(lǐng)域中。

技術(shù)研發(fā)人員：宋冰蕾;楊明珠;馮林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.14
技術(shù)公布日：2017.08.25