CN102503848A - 一种两性醋酸钠表面活性剂的合成方法 - Google Patents

一种两性醋酸钠表面活性剂的合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种两性醋酸钠表面活性剂的合成方法，其以脂肪酸和羟乙基乙二胺为原料在120～180℃进行酰胺化反应，反应完毕后真空除去过量的胺，将得到的中间体降温并稀释成中间体水溶液，再加入氯乙酸钠溶液进行季胺化反应，制得产品。本发明在180℃下进行酰胺化反应后，不再进行环化，进入季铵化反应，得到线状结构的产物，工艺简洁，反应温度更低，能耗更低，产品色泽更浅，副产物更少；在酰胺化反应过程中，通过控制升温速率和减压，增加水分蒸发量而降低羟乙基乙二胺的带出量，降低二酰胺的生成，使产品贮存过程中不出现浑浊现象，保证产品质量稳定。

Description

一种两性醋酸钠表面活性剂的合成方法
 
技术领域
本发明属于有机化学中表面活性剂的合成技术领域，具体涉及一种两性醋酸钠表面活性剂的合成方法。
 
背景技术
两性醋酸钠是一种性能优异的两性表面活性剂，由于其对皮肤和眼睛具有特别的温和性和极低的刺激性，而且具有良好的发泡、去污能力，泡沫丰富细腻，稳定性好，可以与各种表面活性剂互溶，互配性好而广泛应用于配制无刺激洗发香波、淋浴露、洗面奶、洗手液、洗洁精、清洗剂等化工领域。
一直以来，人们认为两性醋酸钠是环状结构，其结构如下： 
Figure 201110332014X100002DEST_PATH_IMAGE001
而其制备方法是：先以脂肪酸和羟乙基乙二胺为原料加热酰胺化失水，然后环化得到环状咪唑啉中间体，最后用咪唑啉中间体与氯乙酸钠季铵化反应生成两性醋酸钠表面活性剂，如反应过程如下：
Figure 210827DEST_PATH_IMAGE002
鉴于人们一直认为两性醋酸钠表面活性剂为环状结构，所以在酰胺化反应之后还会继续高温反应脱水成环，形成中间体咪唑啉。环状咪唑啉中间体常用以下两种方法：一是真空法，该方法对设备密封性要求较高，真空度不易控制，反应要在很高的温度下进行，容易氧化导致产品色泽变深；另一种是溶剂法，由于要用到有毒溶剂，在实际工业生产中应用较少。由于合成咪唑啉中间体的温度常常高达200多度，甚至达到270度，反应时间较长，能耗较高，产品色泽较深，杂质较多。另外，合成咪唑啉中间体时形成的副产物二酰胺不能进一步季铵化，易在产品贮存过程中出现浑浊现象，影响产品质量。
再者，目前对季铵化反应条件的控制各不相同，但效果并不理想，也影响了产品的质量。
综上所述，现有制备两性醋酸钠表面活性剂的过程复杂，工艺繁琐，反应条件苛刻，能耗高，制备出来的产品色泽深，副产物多。
 
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种制备两性醋酸表面活性剂的合成方法，该合成方法在酰胺化反应后不经过环化，工艺简单，能耗低，产品色泽浅，未反应酰胺含量低，品质稳定。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种两性醋酸钠表面活性剂的合成方法，其以脂肪酸和羟乙基乙二胺为原料进行酰胺化反应，酰胺化反应在120～180℃的温度范围内进行，反应得到的中间体不经过环化，加入氯乙酸钠溶液进行季胺化反应。
上述酰胺化反应包括以下步骤：
A、将脂肪酸和羟乙基乙二胺投入反应器中，在氮气保护下1小时内升温至120～140℃；
B、升至120～140℃后，抽真空，控制起负压为-0.06～-0.08Mpa，并升温至160～180℃，然后减压至-0.09～-0.095Mpa，随后保温反应2～10小时；
C、提高负压，在180℃以下蒸去过量的羟乙基乙二胺，冷却至100℃以下得到中间体。
优选的，酰胺反应采用的脂肪酸为椰子油脂肪酸，棕榈仁油脂肪酸，油酸，亚油酸，亚麻酸，已酸，辛酸，癸酸，月桂酸，十四酸，棕榈酸，硬脂酸中的一种或几种混合。
优选的，酰胺化反应中，羟乙基乙二胺和脂肪酸的摩尔比为1.05～2.0：1。
优选的，酰胺化反应时，步骤B的升温速率为5～10℃/h，减压速率为1000-10000Pa/h。
优选的，季铵化反应时，加入的氯乙酸钠与中间体的摩尔比为1～2.0：1，反应时间2～10h，反应温度60～95℃，PH=8～11。
优选的，在进行季胺化反应时，先加入去离子水与中间体混合，配制成中间体水溶液。
优选的，配制中间体水溶液时，去离子水与中间体的质量比为1.0～4.0：1。
季胺化反时，滴加氢氧化钠溶液调节溶液的PH，促进反应的进行。
优选的，季铵化反应时，补加的氢氧化钠与氯乙酸钠的摩尔比为0.8～1.2：1。
本发明的两性醋酸表面活性剂的合成方法主要反应过程如下：
Figure 201110332014X100002DEST_PATH_IMAGE003
第一步为酰胺化反应，其得到的产物作为中间体不经过高温环化，随后进行第二步反应，即季铵化反应，得到线状结构的两性醋酸钠。
本发明产生的有益效果如下：
1、在180℃下进行酰胺化反应后，不再进行环化，进入季铵化反应，得到线状结构的产物，工艺简洁，反应温度更低，能耗更低，产品色泽更浅，副产物更少；
2、酰胺化反应过程中，通过控制升温速率和减压，增加水分蒸发量而降低羟乙基乙二胺的带出量，从而降低二酰胺的生成，使产品贮存过程中不出现浑浊现象，保证产品质量稳定。
 
具体实施方式
下面通过具体实施例子对本发明作进一步详细描述，以便于清楚理解本发明的技术方案。
 
实施例1
在四口烧瓶里加入200.0g月桂酸和208.0g羟乙基乙二胺，搅拌下通氮气1小时内升温至120℃， 4小时内升温至160℃，真空度由起始压力-0.06Mpa逐步减压至-0.08Mpa，并在此温度和压力下反应5小时。然后提高负压至-0.1 MPa，蒸去过量的羟乙基乙二胺至无馏份蒸出,降温至80℃，得285.2g中间体。
往中间体中加入285.2g水，升温至80 ℃，滴加350.0g质量浓度为50%的氯乙酸钠水溶液，补加120.0g质量浓度为50%的氢氧化钠水溶液，使PH值保持在8～10.5的范围，保温反应5小时。
降温得到产品，其固含量49.8%,PH为9.8,未反应酰胺0.23%。
 
实施例2
在四口烧瓶里加入200.0g月桂酸和180.0g羟乙基乙二胺，搅拌下通氮气一小时内升温140℃， 8小时内升温至180℃，真空度由起始压力-0.06Mpa逐步减压至-0.09Mpa，并在此温度和压力下反应2小时。然后提高负压至-0.1 MPa，蒸去过量的羟乙基乙二胺至无馏份蒸出。降温至80℃，得286.0 g中间体。
往中间体中加入286.0g水，升温至80 ℃，滴加350.0g质量浓度为50%的氯乙酸钠水溶液，补加120.0g质量浓度为50%的氢氧化钠水溶液，使PH值在8～10.5的范围内，保温反应6小时。
降温后得到产品，其固含量49.7%,PH:9.7,未反应酰胺0.38%。
 
实施例3
在四口烧瓶里加入200.0g月桂酸和156.0g羟乙基乙二胺，搅拌下通氮气一小时内升温130℃， 6小时内升温至170℃，真空度由起始压力-0.06Mpa逐步减压至-0.09Mpa，并在此温度和压力下反应5小时。然后提高负压至-0.1 MPa，蒸去过量的羟乙基乙二胺至无馏份蒸出。降温至80℃，得286.2 g中间体。
往中间体中加入286.2g水，升温至95 ℃，滴加350.0g质量浓度为50%的氯乙酸钠水溶液，补加120.0g质量浓度为50%的氢氧化钠水溶液，保持PH值8～10.5，保温反应10小时。
降温后得到产品，其固含量49.7%,PH:9.5,未反应酰胺0.47%。
 
实施例4
在四口烧瓶里加入200.0g月桂酸和156.0g羟乙基乙二胺，搅拌下通氮气一小时内升温至140℃， 6小时内升温至180℃，真空度由起始压力-0.07Mpa逐步减压至-0.09Mpa，并在此温度和压力下反应2小时。然后提高负压至-0.1 MPa，蒸去过量的羟乙基乙二胺至无馏份蒸出。降温至80℃，得280.3 g中间体。
往中间体中加入520.0g水，升温至90 ℃，滴加500g 质量浓度为35%的氯乙酸钠水溶液。补加171.0g 35%浓度的氢氧化钠水溶液，保持PH值8～10.5，保温反应5小时。
降温后得到产品，固含量35.2%,PH:9.7,未反应酰胺0.40%。
 
实施例5
在四口烧瓶里加入200.0g月桂酸和156.0g羟乙基乙二胺，搅拌下通氮气一小时内升温至140℃， 7小时内升温至180℃，真空度由起始压力-0.07Mpa逐步减压至-0.09Mpa，并在此温度和压力下反应2小时。然后提高负压至-0.1 MPa，蒸去过量的羟乙基乙二胺至无馏份蒸出。降温至60℃，得276.0 g中间体。
往中间体中加入512g水，升温至60 ℃，滴加500g 质量浓度为35%的氯乙酸钠水溶液。视PH值补加171.0g质量浓度为35%的氢氧化钠水溶液，保持PH值8～10.5，保温反应2小时。
降温后得到产品，其固含量35.4%,PH:9.9,未反应酰胺0.40%。
 
实施例6
在四口烧瓶里加入200.0g月桂酸和156.0g羟乙基乙二胺，搅拌下通氮气一小时内升温至140℃， 7小时内升温至180℃，真空度由起始压力-0.07Mpa逐步减压至-0.09Mpa，并在此温度和压力下反应5小时。然后提高负压至-0.1 MPa，蒸去过量的羟乙基乙二胺至无馏份蒸出。降温至80℃，得277.0 g中间体。
往中间体中加入646g水，升温至80 ℃，滴加582g质量浓度为30%的氯乙酸钠水溶液。补加200.0g 质量浓度为30%的氢氧化钠水溶液，保持PH值8～10.5，保温反应8小时。
降温后得到产品，其固含量30.4%,PH:9.9,未反应酰胺0.33%。

Claims (10)

1.一种两性醋酸钠表面活性剂的合成方法，其以脂肪酸和羟乙基乙二胺为原料进行酰胺化反应，其特征在于：酰胺化反应在120～180℃的温度范围内进行，反应得到的中间体不经过环化，加入氯乙酸钠溶液进行季胺化反应。
2.如权利要求1所述的两性醋酸钠表面活性剂的合成方法，其特征在于酰胺化反应包括以下步骤：
A、将脂肪酸和羟乙基乙二胺投入反应器中，在氮气保护下1小时内升温至120～140℃；
B、升至120～140℃后，抽真空，控制起负压为-0.06～-0.08Mpa，并升温至160～180℃，然后减压至-0.09～-0.095Mpa，随后保温反应2～10小时；
C、提高负压，在180℃以下蒸去过量的羟乙基乙二胺，冷却至100℃以下得到中间体。
3.如权利要求1或2所述的两性醋酸钠表面活性剂的合成方法，其特征在于：所述脂肪酸为椰子油脂肪酸，棕榈仁油脂肪酸，油酸，亚油酸，亚麻酸，已酸，辛酸，癸酸，月桂酸，十四酸，棕榈酸，硬脂酸中的一种或几种混合。
4.如权利要求2所述的两性醋酸钠表面活性剂的合成方法，其特征在于：酰胺化反应中，羟乙基乙二胺和脂肪酸的摩尔比为1.05～2.0：1。
5.如权利要求2所述的两性醋酸钠表面活性剂的合成方法，其特征在于：酰胺化反应时，步骤B的升温速率为5～10℃/h，减压速率为1000-10000Pa/h。
6.如权利要求1所述的两性醋酸钠表面活性剂的合成方法，其特征在于：季铵化反应时，加入的氯乙酸钠与中间体的摩尔比为1～2.0：1，反应时间2～10h，反应温度60～95℃，PH=8～11。
7.如权利要求6所述的两性醋酸钠表面活性剂的合成方法，其特征在于：在进行季胺化反应时，先加入去离子水与中间体混合，配制成中间体水溶液。
8.如权利要求7所述的两性醋酸钠表面活性剂的合成方法，其特征在于：配制中间体水溶液时，去离子水与中间体的质量比为1.0～4.0：1。
9.如权利要求6所述的两性醋酸钠表面活性剂的合成方法，其特征在于：季胺化反时，滴加氢氧化钠溶液调节溶液的PH，促进反应的进行。
10.如权利要求9所述的两性醋酸钠表面活性剂的合成方法，其特征在于：季铵化反应时，补加的氢氧化钠与氯乙酸钠的摩尔比为0.8～1.2：1。
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