CN108479631B - 一种阴非离子型表面活性剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阴非离子型表面活性剂及其制备方法，所公开的阴非离子型表面活性剂可采用脂肪醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂，环氧氯丙烷，氢氧化钠和氨基苯磺酸为原料，经醚化反应，闭环反应和氮烷化反应进行制备。与非离子表面活性剂相比，本发明制备的阴非离子型表面活性剂浊点相对较高，表面张力，临界胶束浓度较小；与现有阴非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠相比，具有原料易得，制备工艺简单的特点。

Description

一种阴非离子型表面活性剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及表面活性剂，特别是一种阴非离子型表面活性剂及其制备方法。
背景技术
表面活性剂的分子结构由疏水基和亲水基两部分构成，使其既亲水又亲油，又不是整体亲水或亲油的特性。表面活性剂即使在很低浓度时也能显著降低表(界)面张力，其应用几乎可以覆盖所有的精细化工领域：在化妆品工业、电镀工业、材料、煤炭工业、三次采油和医药行业等。表面活性剂按分子结构特性可分为阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂和阳离子表面活性剂等。阴离子表面活性剂具有耐温性能好，价格较为低廉等优点，磺酸盐类阴离子表面活性剂是其中的重要一类。非离子表面活性剂和离子类型相比较，乳化能力更高，并具有一定的耐硬水能力，但是耐温性能较差。阴非离子型表面活性剂综合了阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的优点，具有良好的水溶性，耐碱，耐高温高盐，易降解，良好的配伍性能以及优秀的发泡能力等特点。阴非离子型表面活性剂的独特性能，已使之成为新型表面活性剂的开发热点之一。
目前脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐类阴非离子表面活性剂的制备主要有两种方法，一种方法是以脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐（AES）为原料，采用亚硫酸盐进行磺化反应制备的，如文献（李立勇，脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐耐温、耐盐性及驱油体系的研究，江南大学硕士学位论文, 2008）。该方法因反应体系粘度过高，且AES易于水解，从而导致产品得率和纯度较低。另一种方法是以脂肪醇聚氧乙烯醚为原料，经氯代反应和亚硫酸氢钠磺化反应制备的，如文献（杨晓鹏等，脂肪醇/烷基酚聚氧乙烯醚磺酸盐的合成工艺，精细石油化工，2009, 26(5):8-11.）。该方法因反应过程会产生大量的酸性气体，从而导致设备腐蚀，环境污染等问题，同时产品得率也相对较低。因此，对于表面活性剂工业而言，迫切需要研制开发出原料易得，制备工艺简单易行，污染较小，产品收率较高的阴非离子型表面活性剂及其制备方法。
本发明依据阴非离子型表面活性剂特殊的结构特征，公开了一种新型的阴非表面活性剂及其制备方法，本发明的制备方法具有原料易得、产品收率较高、合成条件温和等特点，所制备的阴非离子型表面活性剂具有较低的CMC值，较高的浊点，因此具有良好的应用前景。
发明内容
一种阴非离子型表面活性剂，其特征在于它具有如下结构通式：
Figure 179119DEST_PATH_IMAGE001
式中M为金属钠离子，或为钾离子，或为锂离子；n为3，或为5，或为7，或为9；磺酸基位于取代苯环的对位，或位于取代苯环的间位。
一种具有如上结构通式的阴非离子型表面活性剂的制备方法，其特征在于按下述步骤实施：在反应器中加入一定比例的脂肪醇聚氧乙烯醚和路易斯酸催化剂，升温至40℃-70℃，边搅拌，边缓慢滴加环氧氯丙烷，滴完后继续保温反应1-5小时，减压蒸馏回收过量环氧氯丙烷后，加入氢氧化钠溶液，在40℃-70℃进行闭环反应4-7小时，反应结束后减压蒸馏脱水，过滤得脂肪醇聚氧乙烯缩水甘油醚中间体备用；在反应器中加入氨基苯磺酸和氢氧化钠溶液，搅拌溶解至透明溶液后，加入上述制备的脂肪醇聚氧乙烯缩水甘油醚中间体，升温至100℃，继续搅拌反应5-10小时后，降至室温，加入去离子水和阴离子交换树脂，搅拌1-3小时，过滤，将滤饼加入酸液中，搅拌1-3小时，过滤，调滤液pH值至中性，减压蒸馏脱水后，再加入无水乙醇回流1-3小时，过滤，将滤液常压蒸馏脱除乙醇后，即得阴非离子型表面活性剂；上述所述的肪醇聚氧乙烯醚为AEO3，或为AEO5，或为AEO7，或为AEO9；上述所述的氨基苯磺酸为对氨基苯磺酸，或为间氨基苯磺酸；上述所述的阴离子交换树脂为201×7型强碱性阴离子交换树脂，或为201×4型强碱性阴离子交换树脂；上述所述的酸液为盐酸溶液，或为硫酸溶液；上述所述的路易斯酸催化剂为三氟化硼乙醚络合物，或为四氟化锡。
本发明制备的阴非离子型表面活性剂浊点较高，表面张力和临界胶束浓度较小，相比传统表面活性剂具有更高的表面活性。
具体实施方式
本发明公开了一种阴非离子型表面活性剂及其制备方法。下面通过具体实例进一步说中本发明。
实施例1
向装有温度计和回流冷凝装置的250mL的四口烧瓶加入30克AEO3，加入0.15克三氟化硼乙醚络合物，搅拌升温至55℃并保温，在15分钟内滴加13克环氧氯丙烷，滴完后继续保温反应4小时，减压蒸馏脱除过量的环氧氯丙烷后，加入13克质量浓度为40%的氢氧化钠水溶液，继续在55℃进行闭环反应4.5小时，反应结束后减压蒸馏脱水，过滤脱盐，得AEO3缩水甘油醚中间体备用；在装有温度计和回流冷凝装置的250mL的四口烧瓶中加入10克对氨基苯磺酸和12克质量浓度为20%的氢氧化钠水溶液，搅拌至完全溶解，再加入上述制备的AEO3缩水甘油醚中间体20克，升温至100℃保温反应5.5小时后，降至室温，加入70g去离子水，搅拌均匀后，再加入30克201×7型强碱性阴离子交换树脂，继续搅拌1-3小时，过滤，将滤饼加入到100克质量浓度为5%的盐酸溶液中搅拌1-3小时，过滤，加40克氢氧化钠中和滤液，将滤液进行减压蒸馏脱水后，加入130g无水乙醇回流2小时，过滤，将滤液进行常压蒸馏脱除乙醇，即得脂肪醇聚氧乙烯醇（3）阴非离子型表面活性剂27克，得率为94.8%。经测试：该表面活性剂的浊点大于100℃；25℃的临界表面张力为34.15 mN/m，临界胶束浓度为3.16×10-3 mol/L。
实施例2
操作过程同实施例1，只是将 “30克AEO3”改为“40克AEO5”；将“0.15克三氟化硼乙醚络合物”改为“0.20克三氟化硼乙醚络合物”；将“AEO3缩水甘油醚中间体20克”改为“AEO5缩水甘油醚中间体27克”；即得脂肪醇聚氧乙烯醇（5）阴非离子型表面活性剂30克，得率为91.2%，经测试：该表面活性剂的浊点大于100℃，在25℃时临界表面张力为33.46 mN/m，临界胶束浓度为1.00×10-3 mol/L。
实施例3
操作过程同实施例1，只是将 “30克AEO3”改为“50克AEO7”；将“0.15克三氟化硼乙醚络合物”改为“0.25克三氟化硼乙醚络合物”；将“AEO3缩水甘油醚中间体20克”改为AEO7缩水甘油醚中间体30克；即得脂肪醇聚氧乙烯醇（7）阴非离子型表面活性剂34克，得率为91.2%，经测试：该表面活性剂的浊点大于100℃浊点，在25℃时临界表面张力为32.45 mN/m，临界胶束浓度为3.16×10-4 mol/L。
实施例4
操作过程同实施例1，只是将“30克AEO3”改为“60克AEO9”；将“0.15克三氟化硼乙醚络合物”改为“0.30克三氟化硼乙醚络合物”；将“AEO3缩水甘油醚中间体20克”变为“AEO9缩水甘油醚中间体35克”；即得脂肪醇聚氧乙烯醇（9）阴非离子型表面活性剂39克，得率为93.5%，经测试：该表面活性剂的浊点大于100℃，在25℃时临界表面张力为34.15 mN/m，临界胶束浓度为1.00×10-4 mol/L。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，做出的变化、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种阴非离子型表面活性剂，其特征在于它具有如下结构通式：
Figure 46108DEST_PATH_IMAGE002
式中M为金属钠离子，或为钾离子，或为锂离子；n为3，或为5，或为7，或为9；磺酸基位于取代苯环的对位，或位于取代苯环的间位。
2.如权利要求1所述的阴非离子型表面活性剂的制备方法，其特征在于按下述步骤实施：在反应器中加入一定比例的脂肪醇聚氧乙烯醚和路易斯酸催化剂，升温至40℃-70℃，边搅拌，边缓慢滴加环氧氯丙烷，滴完后继续保温反应1-5小时，减压蒸馏回收过量环氧氯丙烷后，加入氢氧化钠溶液，在40℃-70℃进行闭环反应4-7小时，反应结束后减压蒸馏脱水，过滤得脂肪醇聚氧乙烯缩水甘油醚中间体备用；在反应器中加入氨基苯磺酸和氢氧化钠溶液，搅拌溶解至透明溶液后，加入上述制备的脂肪醇聚氧乙烯缩水甘油醚中间体，升温至100℃，继续搅拌反应5-10小时后，降至室温，加入去离子水和阴离子交换树脂，搅拌1-3小时，过滤，将滤饼加入酸液中，搅拌1-3小时，过滤，调滤液pH值至中性，减压蒸馏脱水后，再加入无水乙醇回流1-3小时，过滤，将滤液常压蒸馏脱除乙醇后，即得阴非离子型表面活性剂；上述所述的肪醇聚氧乙烯醚为AEO3，或为AEO5，或为AEO7，或为AEO9；上述所述的氨基苯磺酸为对氨基苯磺酸，或为间氨基苯磺酸；上述所述的阴离子交换树脂为201×7型强碱性阴离子交换树脂，或为201×4型强碱性阴离子交换树脂；上述所述的酸液为盐酸溶液，或为硫酸溶液；上述所述的路易斯酸催化剂为三氟化硼乙醚络合物，或为四氟化锡。
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