CN104084087A - 一种含硼、氮的聚乙二醇脂肪酸酯表面活性剂 - Google Patents

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Abstract

一种含硼、氮的聚乙二醇脂肪酸酯表面活性剂,属于有机化学和功能材料领域。本发明以聚乙二醇、脂肪酸、硼酸和三乙醇胺为原料,合成具有较高水稳定性的表面活性剂;通过改变脂肪酸的种类和PEG的分子量,以提高酯化率和活性。所得的表面活性剂具有较好的表面性能、乳化性能和水稳定性,能降低水的表面张力,且具有较好的乳化性能,可以广泛地应用于洗涤洗涤、造纸、纺织等行业。

Description

一种含硼、氮的聚乙二醇脂肪酸酯表面活性剂
技术领域
一种含硼、氮的聚乙二醇脂肪酸酯表面活性剂,属于有机化学和功能材料领域。
背景技术
PEG具有无毒、稳定性好和易加工等优异性能,被广泛用作软化剂、增湿剂、润滑剂等。以PEG作为亲水部分的酯类表面活性剂属于非离子型表面活性剂,具有低泡沫、稳定性高、不易受强电解质无机盐类存在的影响;其乳化性能和润湿性能优良,被大量地应用于洗涤、纺织等行业,在造纸、建筑、农业等领域也有重要应用;已有的研究发现,在聚烯烃塑料中加入一定量的PEG酯类表面活性剂,可明显提高塑料的抗静电性。
硼是一种无毒、无公害的元素,由于硼原子中有一个空P电子轨道,所以它具有显著的缺电子性,可与电子给予体(如O、N等)的未共用电子对形成典型的配位键,所形成的B-O和B-N配位键具有很好的热稳定性和抗水解性。合成含硼特种表面活性剂时所采用的化合物一般为硼酸,其结构单元是平面三角形,每个硼原子以杂化与氧原子结合,此时硼仍是缺电子原子,易与有机化合物中的轻基发生配位反应,经脱水后形成硼酸酯。硼酸酯易水解的本质是因为硼原子为sp2杂化,存在一个空的P轨道,这个空轨道易于接受水等带有未共用电子对的亲核试剂的进攻而使硼酸酯水解,硼酸酯的水解速度与酯基的结构和分子内结构密切相关。一般来说,随着硼酸酯分子中碳链的增长,空间位阻增大,水解稳定性会有所提高。含硼聚乙二醇酯类表面活性剂由于聚乙二醇链的引入,既提高了硼酸酯的水溶性,使其水解稳定性也得到一定程度改善。
本发明以聚乙二醇、脂肪酸、硼酸和三乙醇胺为原料,合成具有较高水稳定性的表面活性剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种含硼、氮的聚乙二醇脂肪酸酯表面活性剂。
本发明的技术方案:以聚乙二醇、脂肪酸、硼酸和三乙醇胺为原料,首先将脂肪酸与三乙醇胺在90℃下反应4h,再加入硼酸,以甲苯做带水剂,于140℃下回流反应2h;然后将PEG加入到三口瓶中,继续反应一段时间后,趁热倒出产物,减压除去残留在产物中的水和甲苯,烘干得到含硼、氮聚乙二醇脂肪酸酯;通过改变脂肪酸的种类和PEG的分子量,以提高酯化率和活性。
所述的脂肪酸为棕榈酸、油酸、硬脂酸、月桂酸;PEG的分子量为200、600、1000。
所述的表面活性剂,其特征是三乙醇胺、硼酸、PEG、脂肪酸的摩尔比为1∶1∶1∶1~1∶2∶1∶3,其结构式为:
其中n约为5、15、25,m为9、13、15。
4、根据权利要求1所述的表面活性剂,其具有较好的表面性能、乳化性能和水稳定性,能降低水的表面张力,且具有较好的乳化性能,可以广泛地应用于洗涤洗涤、造纸、纺织等行业。
本发明的有益效果:以PEG、三乙醇胺、硼酸和脂肪酸为原料,得到含硼、氮聚乙二醇脂肪酸酯;通过改变脂肪酸的种类和PEG的分子量,以提高酯化率和活性。以所得产物的熔点约为45℃,含硼聚乙二醇脂肪酸酯能降低水的表面张力,具有优良的水稳定性,且具有较好的乳化性能,可以广泛地应用于洗涤洗涤、造纸、纺织等行业。
附图说明
图1含硼、氮聚乙二醇脂肪酸的核磁谱图。
具体实施方式
实施例1、含硼、氮聚乙二醇脂肪酸的合成
以棕榈酸∶三乙醇胺(TEA)∶硼酸∶PEG摩尔比是1∶1∶1∶1.5为例。
称取25.64g(0.1mol)棕榈酸于装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的三口烧瓶中,恒温加热磁力搅拌器中在90℃下加热搅拌完全融化,在搅拌条件下恒压分液漏斗加入14.92gTEA,滴完以后减压蒸馏装置,减压抽出反应生成的水,反应4h后趁热倒出产物,干燥除去残留在产物中的水。
将上述产物中加入6.18g硼酸,以甲苯做带水剂,于140℃下回流反应2h;然后将45g的PEG-200加入到三口瓶中,继续反应一段时间.趁热倒出产物,减压除去残留在产物中的水和甲苯,烘干得到含硼、氮聚乙二醇脂肪酸。

Claims (4)

1.一种含硼、氮的聚乙二醇脂肪酸酯表面活性剂,其特征是首先将脂肪酸与三乙醇胺在90℃下反应4h,再加入硼酸,以甲苯做带水剂,于140℃下回流反应2h;然后将PEG加入到三口瓶中,继续反应一段时间后,趁热倒出产物,减压除去残留在产物中的水和甲苯,烘干得到含硼、氮聚乙二醇脂肪酸酯。
2.根据权利要求1所述的表面活性剂,其特征是脂肪酸为棕榈酸、油酸、硬脂酸、月桂酸;PEG的分子量为200、600、1000。
3.根据权利要求1所述的表面活性剂,其特征是三乙醇胺、硼酸、PEG、脂肪酸的摩尔比为1∶1∶1∶1~1∶2∶1∶3,其结构式为:
其中n约为5、15、25,m为9、13、15。
4.根据权利要求1所述的表面活性剂,其具有较好的表面性能、乳化性能和水稳定性,能降低水的表面张力,且具有较好的乳化性能,可以广泛地应用于洗涤洗涤、造纸、纺织等行业。
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