CN103041860B - 用于在壬基酚聚氧乙烯醚合成反应中的碱性复配催化剂 - Google Patents

Abstract

本发明首先是提供一种用于在壬基酚聚氧乙烯醚合成反应中的碱性复配催化剂，由相对于反应原料壬基酚质量而言的浓度为0.1%的催化剂A和浓度为1.5%的催化剂B组成。在此基础上，本发明进一步提供一种壬基酚聚氧乙烯醚的合成方法，是将一定量的壬基酚、所述的碱性复配催化剂先加入到0.5MPa的反应釜内，将温度升至130-150℃，加入定量的环氧乙烷，反应一定时间，停止加热，马上加入与碱等摩尔数的冰乙酸，搅拌均匀，冷却至80-90℃，放料，冷却后得到膏状固体产品。本发明提供的高效复配催化剂，其催化活性高，聚合能力强、产品色泽好，价格便宜。

Description

用于在壬基酚聚氧乙烯醚合成反应中的碱性复配催化剂

技术领域

本发明涉及一种壬基酚聚氧乙烯醚的合成方法。

背景技术

壬基酚聚氧乙烯醚又称乙基化壬基酚，乐乐迷；诺纳德；P40；NP40；烷苯聚醇醚；乳化剂NP；壬苯聚醇-9；乙氧基壬基酚；壬苯醇醚-10；乳化OP-10，是壬基酚的衍生物，烷基酚聚氧乙烯醚类化合物，是广泛使用的非离子表面活性剂的主要代表。

其广泛用作W/O型乳化剂或O/W型乳化剂、分散剂，是合成洗涤剂主要原料。在工业清洗、纺织印染、造纸、皮革化工、化纤油剂、油田助剂、农药、乳液聚合等工业领域有着广泛的应用。其中TX-4可作油包水型乳化剂、消泡剂，春季果树用杀螨剂。20#石油乳化剂，聚氯乙烯(PVC)造粒助剂等。TX-7可用作腈纶染前、染后的洗涤剂成分，并可作阳离子染料的匀染剂，在一般工业中可用作润湿剂和乳化剂。TX-10可用作化纤油剂的复配单体，在纺织印染工业中用作漂、炼、染工序的扩散剂、匀染剂等，油田用润湿剂、起泡剂、泥浆活性处理剂。金属加工、机械、化工、农药、橡胶等工业中作乳化剂、净洗剂。TX-15用作水包油型乳化剂，作金属、机械、纺织工业的净洗剂，采矿工业的浮选剂、熔模精铸的润湿剂、渗透剂、油田用乳化剂、防蜡剂以及破乳剂等。

壬基酚聚氧乙烯醚为以壬基酚和环氧乙烷在催化剂作用下缩合反应的非离子表面活性剂。有各种不同的亲水亲油平衡值(HLB value).本品在洗涤剂/印染/化工有广泛的用途。本品有良好的渗透/乳化/分散/抗酸/抗碱/抗硬水/抗还原/抗氧化能力。

壬基酚聚氧乙烯醚作为非离子表面活性剂已在我国广泛应用于洗涤剂、纺织、农药、涂料、皮革、建材、造纸等行业。

在合成洗涤剂方面，由于其良好的洗涤性能而广泛用来生产复合洗衣粉或液体洗涤剂和超浓缩洗衣粉。它在复合洗衣粉中的添加量为1%，在液体洗涤剂中的添加量为10%，在超浓缩洗衣粉中的添加量为15%。我国目前合成洗涤剂对壬基酚聚氧乙烯醚总需求量约为6.5万t，预计2015年需壬基酚聚氧乙烯醚近10万t。

在纺织洗涤剂方面，我国壬基酚聚氧乙烯醚主要用于精纺和粗纺呢绒的洗涤，目前需求量约4500t，预计2015年需5400t。

在纸浆和造纸方面，壬基酚聚氧乙烯醚用作纸浆用碱抽提脱树脂的优良助剂，可增强碱液渗透，促进树脂分散；作为造纸低泡洗涤剂和分散剂，可使纸张产品平滑而均匀。此外，壬基酚聚氧乙烯醚还用来除去废报纸油墨，在我国目前纸浆和造纸行业约需壬基酚聚氧乙烯醚600t，预计2015年需求量约1000t。

在建材行业，壬基酚聚氧乙烯醚用于水性漆中，可起到乳化、分散和润湿作用；用于混凝土加气剂，可使水泥砂浆或混凝土形成大量微细胞，改善其易和性、保水性，提高混凝土的抗冻性和抗渗性。目前我国建材行业的壬基酚聚氧乙烯醚需求量约900多t，预计2015年需求量将近2000t，主要是水性漆的潜在需求量较大。

壬基酚聚氧乙烯醚在我国农药乳化剂中的耗费量每年为10000t左右，估计今后仍将保持这一水平或略有增长。

壬基酚聚氧乙烯醚还用于石油破乳剂和皮革加工助剂。前者年需求量约1200t，后者需求量近千吨。预计2015年破乳剂和皮革助剂需求量将分别达到3000t和2000t。

壬基酚聚氧乙烯醚（NPE），是壬基酚的衍生物，烷基酚聚氧乙烯醚类化合物，英文化学名：Polyoxy ethrlene nonyl phinyl ether,商品名：TX-n，NP-n,化学组成：壬基酚与环氧乙烷加成物。分子式为（C₂H₄O）_nC₁₅H₂₄O，外观：壬基酚聚氧乙烯醚是一种外观浅色粘稠状液体，浅黄色软膏状物。其粘度（50℃）：（66±10）mPa·s，密度（50℃）：1.04g/m3，HLB约13.碘值＜1，闪点：535°F，折光率：1.49，无色液体溶于水、乙醇。具有乳化、润湿、去污、破乳等表面活性，在较宽的pH值范围和温度范围内都很稳定，抗硬水能力强，可与阴阳离子表面活性剂配伍，是性能良好的非离子表面活性剂。

发明内容

本发明所解决的技术问题首先是提供一种用于在壬基酚聚氧乙烯醚合成反应中的碱性复配催化剂，由相对于反应原料壬基酚质量而言的浓度为0.1%的催化剂A和浓度为1.5%的催化剂B组成；其中催化剂A为甲醇钠、催化剂B为氢氧化镁。

在此基础上，本发明进一步提供一种壬基酚聚氧乙烯醚的合成方法，是将一定量的壬基酚、所述的碱性复配催化剂先加入到0.5MPa的反应釜内，将温度升至130-150℃，加入定量的环氧乙烷，反应一定时间，停止加热，马上加入与碱性复配催化剂等摩尔数的冰乙酸，搅拌均匀，冷却至80-90℃，放料，冷却后得到膏状固体产品。

上述述反应温度优选是150℃。

壬基酚与环氧乙烷的乙基化反应表示如下：

本发明利用壬基酚和聚氧乙烯醚制备表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚，采用独特的高效复配催化剂，（命名为GX-Ⅵ），可获得窄分布低加成数的产品，提高了产品质量和色泽。缩短了反应时间，反应时间从140min缩短到80min。并且该工艺流程简洁，可降低生产能耗，原料价廉、后处理简单、无三废产生，实现了清洁生产。本发明提供的高效复配催化剂，其催化活性高，聚合能力强、产品色泽好，价格便宜。

具体实施方式

为进一步说明本发明，结合以下实施例具体说明：

1主要原料

1.1壬基酚；

1.2环氧乙烷；

1.3复配催化剂：相对于反应原料壬基酚质量而言的浓度为0.1%的甲醇钠和浓度为1.5%的氢氧化镁组成；

1.4冰乙酸。

2主要影响因素

通过试验，研究了催化剂浓度、反应温度、反应压力对产物的分子量和色泽的影响。

2.1催化剂配比的选择

2.1.1催化剂A浓度的选择

试验结果见表1。

表1催化剂A浓度选择结果（催化剂B浓度为1.5%）

2.1.2催化剂B浓度的选择

表2催化剂B浓度选择结果（催化剂A浓度为0.1%）

由表1、表2可以看出，随着催化剂A浓度增大，反应速度加快，但产品色泽变黄。而随着催化剂B浓度增大，反应速度加快，对产品色泽无影响。考虑到反应周期和产品色泽，本工艺选择催化剂A、B的浓度选择分别为0.1%、1.5%（相对于壬基酚质量而言）。

2.2反应温度的选择

试验结果见表3。

表3反应温度对反应的影响

结果表明：反应温度对反应速度和产品的色泽均有明显的影响，即反应温度越高，反应速度越快，产品色泽越深，综合各种因素，本工艺最终选择反应温度为150℃为最佳。

2.3反应压力的选择

试验结果见表4。

表4反应温度对反应的影响

由上表可以看出，反应压力对反应速度有明显的影响，即压力增高，反应速度加快，但产品色泽略微加深。从而，本工艺选择的反应压力以0.5MPa为宜。

通过上述实验得出了用壬基酚和环氧乙烷制备壬基酚聚氧乙烯醚（NPE15-21）的最佳工艺条件：催化剂A、B的浓度分别为0.1%、1.5%，反应温度150℃，反应压力0.5MPa。

3产品技术指标及检测方法

3.1外观及技术指标

3.2产品检测方法

参照HG/T2563-2008《壬基酚聚氧乙烯醚》。

4主要生产设备

搪瓷反应釜：500L；

真空泵。

5结论

本发明研究了利用壬基酚和聚氧乙烯醚制备表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚的新工艺，采用独特的高效复配催化剂GX-Ⅵ，缩短了反应时间，提高了产品质量和色泽，可获得窄分布低加成数的产品，并且该工艺流程简洁，可降低生产能耗，原料价廉、后处理简单、无三废产生，实现了清洁生产。

8.经济、社会效益

该产品2012年1-8月份销售收入101万元，利税13万元，利润8万元。新增就业人员5人，人年均工资金30000元。

该项目生产技术及产品质量性能指标属国内领先水平。同时，本项目是低成本、污染小且技术含量高的产品，具有十分广阔的市场前景和较好的社会经济效益。

该项目符合国家产业政策和可持续发展战略，在节能降耗、安全、污染、应用高新技术开发等方面有较大发展前景，通过项目的实施能够提高企业产品竞争能力，推进企业技术进步，切实增强企业发展后劲。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种壬基酚聚氧乙烯醚的合成方法，其特征在于：将一定量的壬基酚、碱性复配催化剂先加入到0.5MPa的反应釜内，将温度升至130-150℃，加入定量的环氧乙烷，反应一定时间，停止加热，马上加入与碱性复配催化剂等摩尔数的冰乙酸，搅拌均匀，冷却至80-90℃，放料，冷却后得到膏状固体产品；

其中所述的碱性复配催化剂由相对于反应原料壬基酚质量而言的浓度为0.1％的催化剂A和浓度为1.5％的催化剂B组成；其中催化剂A为甲醇钠、催化剂B为氢氧化镁。