CN103086928A

CN103086928A - 1,4-丁二醇双琥珀酸月桂醇聚氧乙烯醚(3)异辛基混合双酯磺酸钠及制备方法

Info

Publication number: CN103086928A
Application number: CN2013100434580A
Authority: CN
Inventors: 华平; 戴宝江; 李建华; 喻红梅; 施磊; 朱国华; 方略韬; 张家骞
Original assignee: Nantong University
Current assignee: Nantong University
Priority date: 2013-02-04
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2013-05-08

Abstract

本发明公开了一种1,4-丁二醇双琥珀酸月桂醇聚氧乙烯醚(3)异辛基混合双酯磺酸钠及制备方法,其特征是：由顺酐与1,4丁二醇进行单酯化反应，单酯化反应产物与月桂醇聚氧乙烯醚（3）进行酯化反应，其产物再与异辛醇进行双酯化反应，双酯化产物与亚硫酸氢钠共轭加成磺化反应，得到1,4-丁二醇双琥珀酸月桂醇聚氧乙烯醚(3)异辛基混合双酯磺酸钠。本发明具有更高的表面活性，且产品性能温和、无毒、易降解，是一种新型绿色环保多功能的高效表面活性剂，适用于农药、日用化工、涂料、印染、矿山、造纸、皮革和感光等领域，可用作乳化剂、润湿剂、渗透剂、分散剂和玻璃防雾剂。

Description

1,4-丁二醇双琥珀酸月桂醇聚氧乙烯醚(3)异辛基混合双酯磺酸钠及制备方法

技术领域

本发明涉及一种1,4-丁二醇双琥珀酸月桂醇聚氧乙烯醚(3)异辛基混合双酯磺酸钠及制备方法。

背景技术

在农药、日用化工、涂料、印染、矿山、造纸、皮革和感光等领域，乳化剂、润湿剂、渗透剂、分散剂和玻璃防雾剂等需要产品性能温和、无毒、易降解绿色环保多功能的高效表面活性剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备方法简单，产品性能温和、无毒、易降解绿色环保多功能的1,4-丁二醇双琥珀酸月桂醇聚氧乙烯醚(3)异辛基混合双酯磺酸钠及制备方法。

本发明的技术解决方案是：

一种1,4-丁二醇双琥珀酸月桂醇聚氧乙烯醚(3)异辛基混合双酯磺酸钠,其特征是：化学结构式为：

一种1,4-丁二醇双琥珀酸月桂醇聚氧乙烯醚(3)异辛基混合双酯磺酸钠的制备方法,其特征是：由顺酐与1,4丁二醇进行单酯化反应，单酯化反应产物与月桂醇聚氧乙烯醚（3）进行酯化反应，其产物再与异辛醇进行双酯化反应，双酯化产物与亚硫酸氢钠共轭加成磺化反应，得到1,4-丁二醇双琥珀酸月桂醇聚氧乙烯醚(3)异辛基混合双酯磺酸钠；反应式为：

单酯化反应产物与月桂醇聚氧乙烯醚（3）进行酯化反应是在碳基固体酸催化剂存在下进行。

碳基固体酸催化剂的制备方法是：在烧杯中按m(对甲苯磺酸):m(淀粉)=1:2加入可溶性淀粉和对甲苯磺酸，加热用蒸馏水溶解，待溶液澄清透明，冷却至室温，用旋转蒸发仪蒸发成黏稠状胶体，置入马弗炉中于200℃下炭化8h，研磨，过80目筛，即得到碳基固体酸催化剂。

本发明将具有优良的溶解、增溶、分散和乳化等性能琥珀酸聚醚酯磺酸盐和优良的润湿渗透性琥珀酸异辛酯磺酸盐两个传统的表面活性剂作为两个双亲分子的离子头，经连接基团1,4-丁二醇通过化学键连接起来而成的磺基琥珀酸混合双酯盐双子表面活性剂。其表面活性剂除了兼有两个传统的表面活性剂所有性能和阴离子和非离子表面活性剂双重表面化学性能，既保持琥珀酸对称双酯磺酸盐较佳润湿和渗透性能的同时，又具有琥珀酸脂肪醇聚醚单酯磺酸盐良好的耐硬水、分散和乳化性能外，还具有更高的表面活性。且产品性能温和、无毒、易降解，是一种新型绿色环保多功能的高效表面活性剂，适用于农药、日用化工、涂料、印染、矿山、造纸、皮革和感光等领域，可用作乳化剂、润湿剂、渗透剂、分散剂和玻璃防雾剂。

本发明的优点还在于：

1、产物为一种新的化合物。是属于一种不对称琥珀酸混合酯磺酸盐双子表面活性剂。

2、本发明采用自制的碳基固体酸作为本产物合成的酯化反应催化剂，催化剂制造简单、价格低廉，并且对酯化产物只需进行简单过滤就能分离催化剂，分离的催化剂不经处理可重复使用6次以上。避免了液体酸催化剂与产物难以分离，腐蚀设备，金属固体酸等催化剂制造麻烦和价格高等缺点。

3、整个合成过程中的酯化反应催化剂只用碳基固体酸一种催化剂，避免了以往单酯化和双酯化需分别加入不同催化剂，工艺简单、减少了原料的耗用量、节约了成本、同时减少了产物的杂质。

4、本工艺在反应过程中均不需要外加如甲苯、丙酮等溶剂做带水剂，且酯化反应在常压下进行酯化脱水反应，利用氮气或原料醇进行带水。避免了现有制备双子琥珀酸酯磺酸盐一般需外加带水剂或需采用减压脱水的方法，减少了减压对设备的要求、减少了原料的耗用量和蒸馏除溶剂的工序。

5、本工艺在酯化反应时，不需外加丙酮等作助溶剂，避免了现有制备双子双子琥珀酸酯磺酸盐一般需外加丙酮作助溶剂，减少了原料的耗用和反应结束时需蒸馏除丙酮的工序，也避免了环境污染。

6、磺化反应不外加相转移催化剂，直接用反应过程中的副产物1、4-丁二醇双琥珀酸月桂醇聚氧乙烯醚（3）单酯钠盐做磺化反应催化剂。减少了产物中外加杂质的引入，提高了设备的利用率。

7、反应过程中酯化反应脱水生成的少量的水及洗锅水均回供磺化反应，整个过程没任何废水废气废渣排放。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明产品红外分析图谱。

图2是本发明产品质谱分析图谱。

具体实施方式

酯化反应（Ｉ）：在配有搅拌器、温度计和回流冷凝管的反应器中，按n(顺酐):n(1,4-丁二醇)=2.15:1.00比例依次加入1,4-丁二醇、顺酐，通入氮气，升温到顺酐熔融（约60℃），打开搅拌器，10min内升温至110℃时计时，保温反应2.0h（此时酯化率达99%以上），反应结束。酯化反应（Ⅱ）：在上述装置上，接上分水器。按n(顺酐):n(月桂醇聚氧乙烯醚(3))=1.00:0.55比例加入月桂醇聚氧乙烯醚（3）和占顺酐质量1%的碳基固体酸，通入N₂，加热，搅拌，10min内升温至规定温度170℃时计时，保温反应2.0h结束反应，在此期间，不断分出所生成的水。酯化反应（Ⅲ）：在上述反应器中按n(顺酐):n(异辛醇)=1.00:0.60比例加入异辛醇，通入N₂，搅拌，10min内升温至反应温度220℃时计时，反应4.5h结束，冷却。此时达到规定的酯化率（95±2）%。反应过程中，不断分出所生成的水。待产物冷却到室温，过滤出催化剂（催化剂不经任何处理可重复使用6次以上仍可达规定的酯化率）后，产物用ω(NaOH)=30%的水溶液中和到pH=7±0.5。磺化反应：按n(顺酐):n(亚硫酸氢钠)=1.00:1.05比例向上述中和后的产物中加入NaHSO₃水溶液（配制的NaHSO₃水溶液水量按双酯产物理论产量的1.0倍加入），加热，搅拌，10min内使加热介质（导热油）温度到140±2℃时计时，剧烈搅拌下保温反应5.5h成熟。即得产品。磺化过程中少量尾气SO₂用稀碱液吸收回供磺化反应。

用淄博淄分仪器有限公司CL-3型自动张力测定仪测表面张力γ _CMC和临界胶束浓度CMC；美国Nicolet公司AVATAR-370傅立叶变换红外光谱仪测红外光谱；美国Thermo公司Trace DSQ-GC/MS型单四极杆气相色谱-质谱联用仪测质谱。

产物的表面性能

产物结构验证

1）红外分析

2957.97cm^-1为-CH₃的反对称伸缩振动，2926.20cm^-1为-CH₂的反对称伸缩振动2856.86cm^-1为-CH₃的对称伸缩振动，1735.22cm^-1为C=O的伸缩振动，1400cm^-1左右为C-CH₃的变形振动，1240.96cm^-1为C-O-C的非对称伸缩振动1047.76cm^-1为C-O的对称伸缩振动，500~600cm^-1为C-S的伸缩振动。

2）质谱分析

图中m/z428.94是目标产物脱去两个Na⁺形成的离子碎片；m/z347.25是目标产物脱去两个-SO₃Na所形成的离子碎片；m/z81.03是目标产物脱去官能团离子碎片。

以上数据，即无论哪一个谱图均可验证所合成的产物即为1,4-丁二醇双琥珀酸月桂醇聚氧乙烯醚(3)异辛基混合双酯磺酸钠。

Claims

1.一种1,4-丁二醇双琥珀酸月桂醇聚氧乙烯醚(3)异辛基混合双酯磺酸钠,其特征是：化学结构式为：

2.一种1,4-丁二醇双琥珀酸月桂醇聚氧乙烯醚(3)异辛基混合双酯磺酸钠的制备方法,其特征是：由顺酐与1,4丁二醇进行单酯化反应，单酯化反应产物与月桂醇聚氧乙烯醚（3）进行酯化反应，其产物再与异辛醇进行双酯化反应，双酯化产物与亚硫酸氢钠共轭加成磺化反应，得到1,4-丁二醇双琥珀酸月桂醇聚氧乙烯醚(3)异辛基混合双酯磺酸钠；反应式为：

3.根据权利要求2所述的1,4-丁二醇双琥珀酸月桂醇聚氧乙烯醚(3)异辛基混合双酯磺酸钠的制备方法，其特征是：单酯化反应产物与月桂醇聚氧乙烯醚（3）进行酯化反应是在碳基固体酸催化剂存在下进行。

4.根据权利要求3所述的1,4-丁二醇双琥珀酸月桂醇聚氧乙烯醚(3)异辛基混合双酯磺酸钠的制备方法，其特征是：碳基固体酸催化剂的制备方法是：在烧杯中按m(对甲苯磺酸):m(淀粉)=1:2加入可溶性淀粉和对甲苯磺酸，加热用蒸馏水溶解，待溶液澄清透明，冷却至室温，用旋转蒸发仪蒸发成黏稠状胶体，置入马弗炉中于200℃下炭化8h，研磨，过80目筛，即得到碳基固体酸催化剂。