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一种耐海水用烷基糖苷季铵盐的合成及其应用
申请号	CN202311840006.5	申请日	2023-12-29	公开(公告)号	CN117886860A	公开(公告)日	2024-04-16
申请人	淮安晨化新材料有限公司; 扬州晨化新材料股份有限公司;			发明人	翟长伟; 房连顺; 董晓红; 殷冬风; 贾正仁; 邵将;
摘要	本发明公开了一种耐海水用烷基糖苷季铵盐的合成及其应用，所述烷基糖苷季铵盐的合成方法如下如下（1）将烷基糖苷水溶液和三氟化硼乙醚加入到异丙醇中加热溶解，然后加入环氧氯丙烷进行反应，反应完成后去除溶剂，再用氢氧化钠中和，得到氯代辛基糖苷；（2）将氯代辛基糖苷加入到甲醇水溶液中，升温后加入烷基叔胺进行反应，反应完成后去除溶剂，即得烷基糖苷季铵盐。将得到的烷基糖苷季铵盐用于配置耐海水泡沫灭火剂，具有优异的耐海水效果。
权利要求	1.一种烷基糖苷季铵盐的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将烷基糖苷水溶液和三氟化硼乙醚加入到异丙醇中加热溶解，然后加入环氧氯丙烷进行反应，反应完成后去除溶剂，再用氢氧化钠中和，得到氯代辛基糖苷；（2）将氯代辛基糖苷加入到甲醇水溶液中，升温后加入烷基叔胺进行反应，反应完成后去除溶剂，即得烷基糖苷季铵盐。 2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述烷基糖苷水溶液中，烷基糖苷为C8‑14烷基糖苷，烷基糖苷质量浓度为50‑70%。 3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述烷基糖苷和环氧氯丙烷的质量比为1∶1。 4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述反应温度为60℃。 5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述甲醇水溶液中，甲醇体积浓度为10‑30%。 6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述烷基叔胺为C8‑16烷基二甲基叔胺。 7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述反应温度为80℃。 8.一种耐海水泡沫灭火剂，其特征在于，它由以下重量百分比的原料组成：由权利要求 1‑7任一项所述的制备方法得到的烷基糖苷季铵盐10‑20%、抗烧剂5‑8%、抗冻剂5‑10%、直链烷基硫酸盐5‑10%、稳定剂6‑8%、防腐剂8‑12%、助溶剂1‑3%、碳酸氢钠12‑18%，剩余为溶剂，各组分含量百分数之和为100%。 9.根据权利要求8所述的一种耐海水泡沫灭火剂，其特征在于，所述抗烧剂为尿素，所述抗冻剂为乙二醇水溶液，所述直链烷基硫酸盐为十二烷基硫酸钠，所述稳定剂为藻酸丙二醇酯，所述防腐剂为苯甲酸钠，所述助溶剂为乙二醇甲醚或乙二醇乙醚中的一种或它们的混合，所述溶剂为淡水或海水。 10.权利要求8或9所述的一种耐海水泡沫灭火剂的制备方法，其特征在于，将溶剂加入反应釜中，将反应釜升温到50‑70℃，加入烷基糖苷季铵盐，打开搅拌器进行搅拌3‑5分钟，再向反应釜中加抗烧剂、抗冻剂、直链烷基硫酸盐、稳定剂、防腐剂、助溶剂和碳酸氢钠，进行反应1‑2小时后，将反应釜温度升高5‑10℃后，再进行反应2‑3小时，自然冷却后得到耐海水泡沫灭火剂。
说明书全文	一种耐海水用烷基糖苷季铵盐的合成及其应用技术领域 [0001] 本发明属于有机合成领域，具体涉及一种耐海水用烷基糖苷季铵盐的合成及其应用。背景技术 [0002] 烷基糖苷（Alkyl Polyglycoside，简称APG）是由葡萄糖与脂肪醇在酸性催化剂的作用下，经缩醛脱水而得的化合物。一般组成为单苷、二苷、三苷和多苷的混合物，所以也称烷基多糖苷，属于一种新型高效、无毒、可生物降解的非离子型表面活性剂。 [0003] 近年来，APG的绿色安全性已被广泛熟知，其具有刺激性低和生物相容性好的优点，而且烷基糖苷中糖环上的羟基还可与不同活性基团反应生成多种不同的APG衍生物。同时烷基糖苷的工业化成熟生产促进了烷基糖苷衍生物的合成及发展，烷基糖苷衍生物通过对烷基糖苷的改性，不仅保留了烷基糖苷的优点，而且使其水溶性、抗硬水性、泡沫稳定性、表面活性和抗静电性等显著提高，其中阳离子烷基糖苷季铵盐便是其中之一。阳离子烷基糖苷季铵盐不仅具有阳离子表面活性剂的优良性能，而且还具有无毒、刺激性小、易降解的特点，同时增加了与阴离子表面活性剂复配的协同作用，广泛应用于清洗剂、纺织印染、个人护理、农药、抗静电剂、杀菌剂、工业水处理、钻井液处理剂和发泡剂等领域。 [0004] 专利US5773595公布了利用十二烷基糖苷与阳离子醚化剂3‑氯‑2‑羟丙基三甲基氯化铵在氢氧化钠的催化下进行反应，一步法制备得到阳离子烷基糖苷的技术方案，但是其未考虑反应过程中的酸碱性，合成的产品收率低，而且副产物多，产品的质量差；CN201210273639介绍了先制备得到3‑氯‑1,2‑丙二醇的水溶液，然后再与烷基糖苷反应生成氯代醇糖苷，最后氯代醇糖苷再与叔胺反应得到阳离子烷基糖苷，其中所述的烷基糖苷为甲基糖苷、乙基糖苷、乙二醇糖苷、丙基糖苷、丁基糖苷中的一种，反应步数较多，具有中间体难以控制的问题，而且对各步反应程度未做详细的分析，应用范围较窄。 [0005] 现代社会的火灾的呈现具有复杂性，特别是发生火情的场景不同，大大增加了火场施救的难度。因此，扑灭不同情况下的火灾，需要用到不同类型的灭火剂。泡沫灭火剂作为所有灭火剂品种中用量最大的一种，广泛应用于市政消防和石油化工消防等领域的固体火灾和液体火灾的扑救，在保障人民财产安全方面发挥了重要的作用。其主要是通过在液体表面生成凝聚的泡沫浮层，从而达到隔绝可燃物和空气的效果，实现灭火的目的。水成膜泡沫灭火剂特别适用于大规模易燃液体火灾，是目前扑救B类火灾(包含液体火灾和可熔化的固体物质火灾)最有效的灭火剂之一。水成膜泡沫灭火剂由于在扑灭B类火上具有显著的优势，被广泛用于扑灭油田、炼油厂、油库、码头、飞机场等场所的火灾，尤其在大型船舶、海上油气钻井平台以及石油储罐区等区域被广泛应用。 [0006] 针对海洋上发生的火灾，扑灭的难点在于固体物质、液体或可熔化的固体物质和带电火灾，而且由于海水具有流动性和稀释性，灭火剂的附着效果大打折扣。同时海水中含有大量的强电解质，如氯化钠、氯化镁和硫酸钠等，都具有很强的阴离子表面活性，当其与常规的起泡剂混合，会在泡沫壁上快速扩散，降低表面张力，使泡沫体系松散，加速泡沫破裂。故而，针对海面上的火情，泡沫灭火剂的选择尤为重要。 [0007] 由于邮轮、油塔燃烧爆炸以及滨海燃油管道泄漏海域引燃等类型的火情屡见不鲜，在提高灭火剂效果的同时，减少灭火剂对海洋环境的污染也应该重视，因此开发一种耐海水环保泡沫灭火剂成为当务之急。发明内容 [0008] 本发明所要解决的技术问题为：提供了一种反应简单、收率高的烷基糖苷季铵盐制备方法，另外还提供一种耐海水泡沫灭火剂。 [0009] 本发明的技术方案为：一种烷基糖苷季铵盐的制备方法，包括如下步骤：（1）将烷基糖苷水溶液和三氟化硼乙醚加入到异丙醇中加热溶解，然后加入环氧氯丙烷进行反应，反应完成后去除溶剂，再用氢氧化钠中和，得到氯代辛基糖苷；（2）将氯代辛基糖苷加入到甲醇水溶液中，升温后加入烷基叔胺进行反应，反应完成后去除溶剂，即得烷基糖苷季铵盐。 [0010] 进一步地，步骤（1）中，所述烷基糖苷水溶液中，烷基糖苷为C8‑14烷基糖苷，烷基糖苷质量浓度为50‑70%。 [0011] 进一步地，步骤（1）中，所述烷基糖苷和环氧氯丙烷的质量比为1∶1。 [0012] 进一步地，步骤（1）中，所述反应温度为60℃。 [0013] 进一步地，步骤（2）中，所述甲醇水溶液中，甲醇体积浓度为10‑30%；甲醇水溶液与氯代糖苷的质量比为1∶1。 [0014] 进一步地，步骤（2）中，所述烷基叔胺为C8‑16烷基二甲基叔胺。 [0015] 进一步地，步骤（2）中，所述反应温度为80℃。 [0016] 本发明还提供了一种耐海水泡沫灭火剂，它由以下重量百分比的原料组成：由上述所述的制备方法得到的烷基糖苷季铵盐10‑20%、抗烧剂5‑8%、抗冻剂5‑10%、直链烷基硫酸盐5‑10%、稳定剂6‑8%、防腐剂8‑12%、助溶剂1‑3%、碳酸氢钠12‑18%，剩余为溶剂，各组分含量百分数之和为100%。 [0017] 进一步地，所述抗烧剂为尿素，所述抗冻剂为乙二醇水溶液，所述直链烷基硫酸盐为十二烷基硫酸钠，所述稳定剂为藻酸丙二醇酯，所述防腐剂为苯甲酸钠，所述助溶剂为乙二醇甲醚或乙二醇乙醚中的一种或它们的混合，所述溶剂为淡水或海水。 [0018] 上述一种耐海水泡沫灭火剂的制备方法，将溶剂加入反应釜中，将反应釜升温到50‑70℃，加入烷基糖苷季铵盐，打开搅拌器进行搅拌3‑5分钟，再向反应釜中加抗烧剂、抗冻剂、直链烷基硫酸盐、稳定剂、防腐剂、助溶剂和碳酸氢钠，进行反应1‑2小时后，将反应釜温度升高5‑10℃后，再进行反应2‑3小时，自然冷却后得到耐海水泡沫灭火剂。 [0019] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）本发明的烷基糖苷季铵盐制备方法相比于现有技术，使用的原料毒性小，环境污染小，反应时间相对较短，工艺较简单，易操作。 [0020] （2）本发明的重要组成成分为烷基糖苷季铵盐，目的在于解决海水酸碱度对于起泡性能的影响，特别是在发生火情后，海水通常会混合其余可燃物或无机物，对单一组分的起泡剂的起泡性能有不可控的影响，而采用其与其它成分复配方式，则可以更好适应目标燃着物附近区域的理化特性，优化起泡性能。 [0021] （3）本发明采用复配起泡剂，结合抗烧剂以及抗冻剂，能适应大部分火灾现场的扑灭工作。 [0022] （4）本发明的灭火性能也是极其优秀，能极大地减少了火灾损害。 [0023] （5）由于本发明的生产过程无添加有毒有害物质，且在自然条件下易降解，因此对环境损害较低，具有良好的环保性能。具体实施方式 [0024] 下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为从商业渠道购买得到的。 [0025] 下面是制备烷基糖苷季铵盐的方法实施例1 将160g的50%烷基糖苷水溶液和2g三氟化硼乙醚加入到160g的异丙醇中加热溶解，然后加入80g的环氧氯丙烷进行反应，反应完成后脱溶去除溶剂，再用氢氧化钠中和，得到188g的氯代辛基糖苷；将上述氯代辛基糖苷加入到188g的10%甲醇水溶液中，升温后加入 80g的十二烷基二甲基叔胺进行反应，反应完成后去除溶剂，即得烷基糖苷季铵盐。反应时间共计为12小时。 [0026] 实施例2将200g的70%烷基糖苷水溶液和3.5g三氟化硼乙醚加入到200g的异丙醇中加热溶解，然后加入140g的环氧氯丙烷进行反应，反应完成后脱溶去除溶剂，再用氢氧化钠中和，得到260g的氯代辛基糖苷；将上述氯代辛基糖苷加入到260g的30%甲醇水溶液中，升温后加入140g的十六烷基二甲基叔胺进行反应，反应完成后去除溶剂，即得烷基糖苷季铵盐。反应时间共计为13.5小时。 [0027] 以前的制备方法，反应时间共计为20小时，使用本发明的方法，工艺简单，反应时间缩短。 [0028] 下面以本发明的制备的烷基糖苷季铵盐制得耐海水泡沫灭火剂在下面的实施例中，所述抗烧剂为尿素，所述抗冻剂为乙二醇水溶液，所述直链烷基硫酸盐为十二烷基硫酸钠，所述稳定剂为藻酸丙二醇酯，所述防腐剂为苯甲酸钠，所述助溶剂为乙二醇甲醚或乙二醇乙醚中的一种或它们的混合，所述溶剂为淡水或海水。 [0029] 实施例1在反应釜中加入48%的溶剂，将反应釜升温到60℃，加入10%的烷基糖苷季铵盐，打开搅拌器进行搅拌5分钟后，再向反应釜中加入5%的抗烧剂、5%的抗冻剂、5%的直链烷基硫酸盐、6%的稳定剂、8%的防腐剂、1%的助溶剂和12%的碳酸氢钠，进行反应2小时后，将反应釜温度升高6℃后，再进行反应3小时，然后关闭加热器，自然冷却到室温后将悬浮液取出，将取出的悬浮液进行密封包装，得到的物质就是一种耐海水泡沫灭火剂。 [0030] 实施例2在反应釜中加入34%的溶剂，将反应釜升温到50℃，加入20%的烷基糖苷季铵盐，打开搅拌器进行搅拌5分钟后，再向反应釜中加入5%的抗烧剂、5%的抗冻剂、10%的直链烷基硫酸盐、6%的稳定剂、8%的防腐剂和12%的碳酸氢钠，进行反应2小时后，将反应釜温度升高6℃后，再进行反应3小时，然后关闭加热器，自然冷却到室温后将悬浮液取出，将取出的悬浮液进行密封包装，得到的物质就是一种耐海水泡沫灭火剂。 [0031] 实施例3在反应釜中加入24%的溶剂，将反应釜升温到65℃，加入20%的烷基糖苷季铵盐，打开搅拌器进行搅拌5分钟后，再向反应釜中加入6%的抗烧剂、6%的抗冻剂、10%的直链烷基硫酸盐、7%的稳定剂、9%的防腐剂和18%的碳酸氢钠，进行反应2小时后，将反应釜温度升高6℃后，再进行反应3小时，然后关闭加热器，自然冷却到室温后将悬浮液取出，将取出的悬浮液进行密封包装，得到的物质就是一种耐海水泡沫灭火剂。 [0032] 实施例4在反应釜中加入11%的溶剂，将反应釜升温到70℃，加入20%的烷基糖苷季铵盐，打开搅拌器进行搅拌5分钟后，再向反应釜中加入8%的抗烧剂、10%的抗冻剂、10%的直链烷基硫酸盐、8%的稳定剂、12%的防腐剂、3%的助溶剂和18%的碳酸氢钠，进行反应2小时后，将反应釜温度升高6℃后，再进行反应3小时，然后关闭加热器，自然冷却到室温后将悬浮液取出，将取出的悬浮液进行密封包装，得到的物质就是一种耐海水泡沫灭火剂。 [0033] 实验分析：灭火时间检测将实施例1‑4制备的产品和水模拟海上场景进行灭火性能对比试验。 [0034] 模拟试验：火场规模控制在5m4m2m，在5m4m2m大小的水槽里装满海水或淡水，上面铺满可燃液体或可燃塑料，将灭火剂装入标准泡沫枪中，使标准泡沫枪位置使泡沫中心射流直接落在水槽的中间，一定时长的泡沫发射时间，记录下海水或淡水上可燃物质的灭火时间。 [0035] 其检测结果如下：通过上述的灭火时间检测实验可以看出，采用本发明的方法，在淡水和海水中灭火时间相比较而言极大的程度上是缩短的，事实证明本发明的灭火剂是有效的，在海水中的附着性能也比较好，可以适应大部分的火灾现场，同时无添加有毒有害物质，对环境友好。