氧化胺(amine oxide,简称OA),是氧与
叔胺分子中的氮原子直接化合的氧化物。氧化胺分子中的氧,带有较多的负电荷,能与氢
质子结合,是一种
弱碱,但碱性要比母体叔胺弱。氧化胺的弱碱性使其在中性和碱性溶液中显出非离子特性,在酸性介质中呈阳离子性,是一种多功能
两性表面活性剂。
氧化胺(OA) ,是由相应的叔胺氧化制得。它在中性和碱性溶液中显示出非离子特性,在酸性介质中呈阳离子性,是一种多功能弱阳离子表面活性剂。这类原料除了具有改善浴露肤感外,还有调节浴露黏度、发泡力以及降低阴、阳离子活性剂的刺激性,因而在皂基及表面活性剂型浴用品中广泛应用。随着人民生活水平的提高,对高档日化产品的需求不断增加, 氧化胺的市场也有所扩大,具有一定的发展空间。
RN+(CH2CH2OH)2→O ,其中R为
十八烷或十二烷链烃,通式RN+([C2H4O] nH]2→O ,式中R为碳数8~18的烷基,n=1~20。
1、水溶性:由于氧化胺分子中存在极性键N →0 ,偶极距为4138D ,所以该化合物具有极性大、熔点高的特性,易溶于水和低碳醇等极性溶剂中,而难溶于矿物油、苯等
非极性溶剂。在水溶液中氧化胺大量地以水合物(R1R2R3NO ·XH2O) 形式存在, 但随pH值的变化,会发生极性的转变。如在pH> 7 的碱性溶液中,主要呈阴离子表面活性剂性质。但在pH< 3 时的酸性溶液中,氧化胺主要以阳离子[ R1R2R3NOH] +的形式存在。氧化胺水溶液具有微弱的氧化性,在化妆品中正是利用其微弱的氧化性使皮肤达到白晰的目的。
2、 表面活性:(1) 表面张力加入氧化胺后,水的表面张力会大大降低,如纯水的表面张力为72180 ×10 - 3 N/ m。在各种氧化胺的
临界胶束浓度(cmc) 时的表面张力均在30 ×10 - 3N/ m左右。在cmc 时氧化胺的表面张力比季铵盐低得多,所以氧化胺的表面活性比季铵盐好得多。(2) 去污氧化胺与AES 或AS 混合时,对去污有协同作用, 但与LAS 混合时, 其协同作用不大。洗涤唇膏的产品采用12 %脂肪酸(C12 ∶C18 = 12 ∶1) ,13 %非离子表面活性剂,12 %LAS ,如加入一定量的氧化胺,清洗作用会很好。(3) 乳化力乳化力是衡量乳化剂好坏的一个指标。如将氧化胺水溶液和石油溶剂在70 ℃下以同等条件乳化, 然后静止观察乳化后体积的变化情况。结果表明,在氧化胺同系物中,乳化能力随长链烷基碳数的增加而增加。氧化胺作为乳化剂的另一个特点是可以在很宽的pH值范围内发挥
乳化作用, 特别是在酸性介质中它可以与作为防腐剂、杀菌剂的季铵盐阳离子配伍, 不但不会阻滞防腐剂的防腐性能, 而且可增强其防腐性能。这是其他
非离子表面活性剂所不能及的。(4) 起泡和稳泡力氧化胺是一种高效的稳泡剂。C12~14N(CH3) 2O 常用于洗衣液或餐具洗涤剂中,用量1 %~5 %的产品性能温和,对眼睛亦无刺激,抗硬水性好,在pH 9 ,、300 mg/ kg 的硬水中泡沫反而更高。(5) 增稠作用氧化胺有较好的增稠作用。
3、生理毒性:氧化胺生物降解性较好,2 周后可降解88 % , 4周达93 %。氧化胺基本无毒, 它对皮肤和眼睛的刺激性极低。据KLein 报道: 氧化胺的半致死量LD50为2 000 mg/ kg~6 000 mg/ kg ,这几乎与食盐的LD 504 000 mg/ kg 相当。氧化胺在和其他活性剂混用时,具有抗刺激性,可用于去头屑香波中,以减轻ZPT的刺激。另外氧化胺在酸性香波和酸性溶液中, 它能与头发和皮肤角阮上的羧基作用,能调理头发, 减少飘逸,易于湿梳,并改善皮肤的粗糙感。
用双氧水氧化
叔胺工艺路线。反应过程里,双氧水用
计量泵打入,不能一次性加入,双氧水要过量,反应后用
亚硫酸钠除去。因为双氧水及氧化胺对铁等某些金属离子比较敏感,合成过程里体系内常加入少量螯合剂。
在装有搅拌器、
回流冷凝管、温度计和控制加料装置的
反应釜中加入
十二烷基二甲基胺和柠檬酸,在加料装置中加入30%的双氧水。然后搅拌,升温到60℃,在规定时间内内将双氧水均匀注入反应釜。然后将反应物升温至80℃,回流反应约4h。在反应过程中,体系粘度不断增加,当搅拌状况不好时,将水和
异丙醇的混合物加入搅拌均匀。反应物降温到40℃时,加入
亚硫酸钠,搅拌均匀后出料。
氧化胺不能用铁桶包装,必须用聚乙烯或玻璃内衬容器或塑料桶装,同时不能混合重金属离子。贮存温度不要超过60 ℃。直接接触浓溶液时要穿工作装、手套与
防护眼镜, 以免皮肤与眼睛的接触刺激。
氧化胺易溶于水和极性有机溶剂,是一种弱阳离子型
两性表面活性剂,水溶液在酸性条件中呈阳离子性,在碱性条件中呈非离子性。具有良好的增稠和抗静电、柔软、增泡、稳泡和去污性能;还具有杀菌、
钙皂分散能力,且生物降解性好,属环保型日化产品。
氧化胺的性质温和、刺激性低,可有效地降低洗涤剂中的
阴离子表面活性剂的刺激性,其中
十八烷氧化胺主要用于洗发香波,使头发更为柔顺,易于梳理,富有光泽;还应用于餐具、盥洗室、建筑外墙等硬表面清洗剂中赋予产品以增稠、减少刺激和增效作用。它与传统的
增稠剂6501相比,具有用量省、效率高、
润湿性好、去垢力强的特点。还可赋予被洗涤物良好的手感和柔软性能。
氧化胺的研究始于30 年代后期, 首先由I. G.Farbenindustrie 等发现长链烷基二甲基氧化胺具有表面活性,可作为乳化剂和分散剂,并发表了包括这些衍生物在内的第一篇论文。其真正的应用是从20 世纪60 年代开始,当时发现氧化胺不仅具有一般的表面活性,还具有许多其他
表面活性剂无可比拟的极低的生理毒性及对皮肤的柔软、保湿和杀菌防霉等作用,并将它用于配制厨房洗涤剂和人体卫生用品一举成功,从而引起了人们的极大兴趣。
国内氧化胺的开发研究见诸于报道已是20 世纪80 年代, 先后有
中国日用化学工业研究院、浙江丝绸科学研究院、浙江测试技术研究所、山西长治轻工所、北京合成化学厂以及上海经纬化工公司等单位进行开发研究,都有批量产品供应市场, 但实际销售量甚小。