CN103446944B - 一种非离子Gemini表面活性剂及其制备方法 - Google Patents
一种非离子Gemini表面活性剂及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种非离子Gemini表面活性剂及其制备方法，涉及一种有机合成表面活性剂技术，该方法以蓖麻油酸、顺丁烯二酸酐（或丁二酸酐）、聚乙二醇(600)为原料，首先采用硼酸酯法合成蓖麻油酸聚乙二醇硼酸酯（催化剂为对甲苯磺酸-PTS），再用酸酐作间隔基团连接蓖麻油酸聚乙二醇硼酸酯上的羟基（催化剂为PTS），形成双酯，最后将硼酸酯键水解，然后提纯，得到一种新型的、可降解的、具有Gemini类结构的表面活性剂。本发明所用的原料易得，无污染，催化剂对甲苯磺酸具有环境友好、反应条件温和、后处理简单的优点，所得的产物为双亲水、双疏水链结构，与蓖麻油酸聚乙二醇单酯相比，具有更突出的表面性质。
Description
技术领域
本发明涉及一种表面活性剂及其制备方法，特别是涉及一种非离子Gemini表面活性剂及其制备方法。
背景技术
Gemini表面活性剂是一类新型的表面活性剂，具有特殊的分子结构，通常由连接集团在亲水基的头部或靠近头基处以化学键方式联接两个单基表面活性剂而形成的。Gemini表面活性剂特殊的结构使得与传统表面活性剂相比具有更优良的物理化学特性。其降低溶液表面张力的能力更突出；其润湿能力、乳化能力等更加优异,已成为国内外的研究热点。
目前我国的研究方向主要是Gemini阴离子表面活性剂和Gemini阳离子表面活性剂，而对Gemini非离子表面活性剂的合成和研究较少。Gemini非离子表面活性剂在水中是以分子形式存在，不解离为离子，且相容性好，可以与其它表面活性剂混用,在表面活性剂中占有重要地位。
蓖麻油酸是蓖麻油水解的产物，蓖麻油酸的主要用途是作为化工中间体生产各种化学品，蓖麻油酸的衍生物如蓖麻油醇、蓖麻油酸甲酯、壬二酸等，会作为增塑剂和乳化剂，应用到涂料、化妆品、表面活性剂等领域中，但以蓖麻油酸为原料合成Gemini表面活性剂未见报道。本发明以蓖麻油酸、聚乙二醇、酸酐为原料，其中蓖麻油酸为疏水基，聚乙二醇为亲水基，酸酐为连接基，通过酯化反应得到双酯型非离子Gemini表面活性剂，该非离子Gemini表面活性剂与相对应的蓖麻油酸聚乙二醇单酯相比，具有更突出的表面性质。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非离子Gemini表面活性剂及其制备方法，是以酸酐作为连接基团的一种非离子Gemini表面活性剂及制备方法，以酸酐为连接基的蓖麻油酸聚乙二醇酯类非离子表面活性剂，与蓖麻油酸聚乙二醇单酯相比，具有更突出的表面性质，能更好的降低溶液的表面张力，具有更好的润湿能力，乳化能力。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种非离子Gemini表面活性剂，所述表面活性剂具有如下结构：
；
式中：R为，Y为或。
一种非离子Gemini表面活性剂的制备方法，所述方法包括如下制备步骤：
（1）在依次装有搅拌器、分水器、回流冷凝器上部接有真空装置的三口瓶中，加入计量的聚乙二醇和硼酸，油浴加热至110~130℃，反应时间为1~3h，然后降温至60℃以下，依次加入蓖麻油酸，质量比的PTS/原料=0.5~1.5%，搅拌，升温到130~150℃，反应时间1~3h；
（2）待步骤（1）中溶液降温至60℃以下，依次向烧瓶中加入顺丁烯二酸酐，质量比PTS/原料=1~3%，苯，常压反应,搅拌，升温到90~110℃，反应时间2~5h，反应结束后，用固体醋酸钠中和PTS将上述反应液加入蒸馏水，控温80~100℃，在搅拌条件下水解1~3h；将反应液趁热转入分液漏斗中，加入饱和食盐水，放入水浴中，水浴保持温度在80℃，待油水分离后，分出下层水层；向装有油层的分液漏斗中加入乙酸乙酯溶液溶解油层，再加入饱和食盐水溶液，静置分层后，分出水层，分去的水层再用乙酸乙酯重新萃取，合并乙酸乙酯溶液，接着加入无水硫酸镁，静置半小时，抽滤，减压蒸馏出乙酸乙酯溶剂，得到粗产品，再30℃真空干燥数小时至恒重，即得黄色透明油状液体产品。
本发明的优点与效果是：
本发明以从植物油蓖麻油经皂化反应得到的蓖麻油酸、顺丁烯二酸酐（或丁二酸酐）、聚乙二醇（600）为原料，以对甲苯磺酸为催化剂，合成两种新的、可降解的、具有Gemini类结构的表面活性剂。本发明所用的原料易得，无污染，催化剂对甲苯磺酸具有环境友好、反应条件温和、后处理简单的优点，所得的产物为双亲水、双疏水链结构，与单链的蓖麻油酸聚乙二醇单酯相比，具有更突出的表面性质。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步详述。
非离子Gemini表面活性剂的合成方法包括几个步骤：
实施例1：
MARAPEG-15的制备：
（1）在装有搅拌器、分水器、回流冷凝器（上部接有真空装置）的三口瓶中加入0.12mol聚乙二醇和0.04mol硼酸，搅拌，油浴加热至120℃反应2h。待反应液冷却至60℃以下后，依次加入0.12mol蓖麻油酸，PTS（PTS/原料=1%，质量比），搅拌，升温到140℃，反应时间2h（至测得体系酸值基本不变）。
（2）待步骤（1）中溶液降温至室温后，依次加入向步骤（1）中的烧瓶加入0.06ml顺丁烯二酸酐，适量PTS，共沸剂苯50ml，常压反应,搅拌，升温到100℃（或110℃）反应5h（至测得体系酸值基本不变）。反应结束后，加入固体醋酸钠（取PTS的等摩尔量）中和PTS。将上述反应液加入20ml蒸馏水，控温100℃，在搅拌条件下水解1.5h。将反应液趁热转入分液漏斗中，加入饱和食盐水150ml，水浴保持温度在80℃左右，待油水分离后，分出水层。向装有油层的分液漏斗中加入100ml乙酸乙酯溶液溶解油层，在加入100ml饱和食盐水溶液，静置分层后，分出水层，分去的水层再用30ml乙酸乙酯重新萃取，合并乙酸乙酯溶液，接着加入少量的无水硫酸镁，静置半小时，抽滤，减压蒸馏出乙酸乙酯溶剂，得到粗产品在30℃真空干燥数小时至恒重，即得黄色透明油状液体产品。
马来酸酐与蓖麻油酸的羟基酯化过程中的出水量和酸值随时间变化情况如下：
实施例2：
SARAPEG-15的制备：
（1）同实例1中的步骤（1）；
（2）待步骤（1）中溶液降温至室温后，依次向步骤（1）中的烧瓶加入0.06ml丁二酸酐，适量的PTS，共沸剂苯50ml，常压反应,搅拌，升温到100℃（或110℃）反应5h（至测得体系酸值基本不变）。反应结束后，加入固体醋酸钠（取PTS的等摩尔量）中和PTS。将上述反应液加入20ml蒸馏水，控温100℃，在搅拌条件下水解2h。将上述反应液加入20ml蒸馏水，控温100℃，在搅拌条件下水解1.5h。将反应液趁热转入分液漏斗中，加入饱和食盐水150ml，水浴保持温度在80℃左右，待油水分离后，分出水层。向装有油层的分液漏斗中加入100ml乙酸乙酯溶液溶解油层，在加入100ml饱和食盐水溶液，静置分层后，分出水层，分去的水层再用30ml乙酸乙酯重新萃取，合并乙酸乙酯溶液，接着加入少量的无水硫酸镁，静置半小时，抽滤，减压蒸馏出乙酸乙酯溶剂，得到粗产品在30℃真空干燥数小时至恒重，即得黄色透明油状液体产品。
琥珀酸酐与蓖麻油酸的羟基酯化过程中的出水量和酸值随时间变化情况如下：
Claims (1)
1.一种非离子Gemini表面活性剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括，
（1）在装有搅拌器、分水器、上部接有真空装置的回流冷凝器的三口瓶中加入0.12mol聚乙二醇和0.04mol硼酸，搅拌，油浴加热至120℃反应2h，待反应液冷却至60℃以下后，依次加入0.12mol蓖麻油酸，对甲苯磺酸，其中对甲苯磺酸与原料的质量比为1%，搅拌，升温到140℃，反应时间2h；
（2）待步骤（1）中溶液降温至室温后，依次向步骤（1）中的烧瓶加入0.06ml顺丁烯二酸酐，适量对甲苯磺酸，共沸剂苯50ml，常压反应,搅拌，升温到100℃，反应5h，反应结束后，加入固体醋酸钠中和对甲苯磺酸，将上述反应液加入20ml蒸馏水，控温100℃，在搅拌条件下水解1.5h，将反应液趁热转入分液漏斗中，加入饱和食盐水150ml，水浴保持温度在80℃，待油水分离后，分出水层，向装有油层的分液漏斗中加入100ml乙酸乙酯溶液溶解油层，再加入100ml饱和食盐水溶液，静置分层后，分出水层，分去的水层再用30ml乙酸乙酯重新萃取，合并乙酸乙酯溶液，接着加入少量的无水硫酸镁，静置半小时，抽滤，减压蒸馏出乙酸乙酯溶剂，得到粗产品在30℃真空干燥数小时至恒重，即得黄色透明油状液体产品。
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