CN110385087B - 一种含季铵盐的复合型表面活性剂及其应用 - Google Patents

一种含季铵盐的复合型表面活性剂及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含季铵盐的复合型表面活性剂及其应用。所述的含季铵盐的复合型表面活性剂包含季铵盐表面活性剂以及油楠树脂油表面活性剂。所述的油楠树脂油表面活性剂通过如下方法制备得到:(1)在反应釜中将油楠树脂油与富马酸按重量比1:0.2~0.5混合,然后调节温度至180~220℃反应2~5h,得富马酸改性油楠树脂油;(2)在反应釜中将富马酸改性油楠树脂油、去离子水与木糖醇按重量比1:1~1.5:0.3~0.6混合,加入重量为富马酸改性油楠树脂油重量2%~5%的催化剂,然后调节温度至220~250℃反应3~5h,冷却后即得油楠树脂油表面活性剂。该含季铵盐的复合型表面活性剂对巴西棕榈蜡具有非常好的分散以及乳化能力极强,可以很容易得将巴西棕榈蜡分散在水中,形成稳定的巴西棕榈蜡乳液。

Description

一种含季铵盐的复合型表面活性剂及其应用
技术领域
本发明涉及表面活性剂制备技术领域,具体涉及一种含季铵盐的复合型表面活性剂及其应用。
背景技术
表面活性剂,是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质;其具有润湿或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、抗静电等一系列物理化学作用及,是一类灵活多样、用途广泛的精细化工产品。
巴西棕榈蜡乳液是以巴西棕榈蜡为主要原料采用乳化技术制备而来的产品;其广泛用于制造皮革涂饰剂、水性油墨、水性油漆、水性涂料、上光剂、水果保鲜、及塑料和橡胶润滑剂等领域。但由于缺乏制备巴西棕榈蜡乳液的专用表面活性剂,导致巴西棕榈蜡乳液在制备过程中常常需要加入多种表面活性剂、乳化剂、分散剂、消泡剂以及防沉剂等一系列助剂,且乳化工艺复杂,条件要求苛刻;且常规方法制备得到的巴西棕榈蜡乳液长时间放置不稳定,容易出现沉淀以及凝絮分层现象。因此,开发一种巴西棕榈蜡乳液专用乳化剂对于简化巴西棕榈蜡乳液的生产工艺、节约生产成本以及提高巴西棕榈蜡乳液的性能具有重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,提供一种含季铵盐的复合型表面活性剂。所述的含季铵盐的复合型表面活性剂可用于制备稳定性好,能长时间储存不产生沉淀以及不凝絮分层的巴西棕榈蜡乳液
本发明解决上述技术问题的具体方案如下:
一种含季铵盐的复合型表面活性剂,其包含季铵盐表面活性剂以及油楠树脂油表面活性剂。
作为一种优选方案,所述的季铵盐表面活性剂与油楠树脂油表面活性剂的重量比为1~3:1~3。
作为一种进一步优选方案,所述的季铵盐表面活性剂与油楠树脂油表面活性剂的重量比为1~2:1~2。
作为一种最优选方案,所述的季铵盐表面活性剂与油楠树脂油表面活性剂的重量比为1:1。
作为一种优选方案,所述的季铵盐表面活性剂为烷基三甲基铵盐型阳离子表面活性剂。
作为一种最优选方案,所述的烷基三甲基铵盐型阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵或十八烷基三甲基氯化铵。
作为一种优选方案,所述的油楠树脂油表面活性剂通过如下方法制备得到:
(1)在反应釜中将油楠树脂油与富马酸按重量比1:0.2~0.5混合,然后调节温度至180~220℃反应2~5h,得富马酸改性油楠树脂油;
(2)在反应釜中将富马酸改性油楠树脂油、去离子水与木糖醇按重量比1:1~1.5:0.3~0.6混合,加入重量为富马酸改性油楠树脂油重量2%~5%的催化剂,然后调节温度至220~250℃反应3~5h,冷却后即得油楠树脂油表面活性剂。
所述油楠树脂油是指从油楠树干木质部取出的油。
作为一种进一步优选方案,步骤(1)在反应釜中将油楠树脂油与富马酸按重量比1:0.2~0.4混合,然后调节温度至200~220℃反应4~5h,得富马酸改性油楠树脂油。
作为一种最优选方案,步骤(1)在反应釜中将油楠树脂油与富马酸按重量比1:0.3混合,然后调节温度至200℃反应4h,得富马酸改性油楠树脂油。
作为一种进一步优选方案,步骤(2)在反应釜中将富马酸改性油楠树脂油、去离子水与木糖醇按重量比1:1.2~1.5:0.4~0.5混合,加入重量为富马酸改性油楠树脂油重量3~4%的催化剂,然后调节温度至230~250℃反应4~5h,冷却后即得油楠树脂油表面活性剂。
作为一种最优选方案,步骤(2)在反应釜中将富马酸改性油楠树脂油、去离子水与木糖醇按重量比1:1.5:0.5混合,加入重量为富马酸改性油楠树脂油重量3%的催化剂,然后调节温度至240℃反应4h,冷却后即得油楠树脂油表面活性剂。
作为一种优选方案,步骤(2)中所述的催化剂为硫酸锌。
本发明还提供上述含季铵盐的复合型表面活性剂在制备化工乳液中的应用。
作为一种优选方案,所述的化工乳液为巴西棕榈蜡乳液。
有益效果:本发明首次开发了一种巴西棕榈蜡乳液生产用专用表面活性剂;所述的表面活性剂包含季铵盐表面活性剂以及通过本发明所述方法制备得到的油楠树脂油表面活性剂;发明人实验表明将季铵盐表面活性剂以及通过本发明所述方法制备得到的油楠树脂油表面活性剂组合后得到的表面活性剂对巴西棕榈蜡具有非常好的分散以及乳化能力极强,可以很容易得将巴西棕榈蜡分散在水中,形成稳定的巴西棕榈蜡乳液;所述的巴西棕榈蜡乳液保存1年以上不产生沉淀以及不出现凝絮分层现象,在高速离心状态下不分层。此外,本发明所述方法制备得到的油楠树脂油表面活性剂在巴西棕榈蜡乳液制备过程中同时具有分散、乳化、消泡以及防沉作用;因此,使用本发明所述的表面活性剂在制备巴西棕榈蜡乳液的过程中无需额外添加分散剂、乳化剂、消泡剂以及防沉剂,避免了常规方法某一助剂的添加不当而影响了巴西棕榈蜡乳液的最终性能;大大简化了生产工艺,提高了生产效率。
具体实施方式
实施例1含季铵盐的复合型表面活性剂的制备
将季铵盐表面活性剂与油楠树脂油表面活性剂的重量比为1:1混合均匀即得所述的含季铵盐的复合型表面活性剂;所述的季铵盐表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵;
所述的油楠树脂油表面活性剂通过如下方法制备得到:
(1)在反应釜中将油楠树脂油与富马酸按重量比1:0.3混合,然后调节温度至200℃反应4h,得富马酸改性油楠树脂油。
(2)在反应釜中将富马酸改性油楠树脂油、去离子水与木糖醇按重量比1:1.5:0.5混合,加入重量为富马酸改性油楠树脂油重量3%的催化剂硫酸锌,然后调节温度至240℃反应4h,冷却后即得油楠树脂油表面活性剂。
实施例2含季铵盐的复合型表面活性剂的制备
将季铵盐表面活性剂与油楠树脂油表面活性剂的重量比为2:1混合均匀即得所述的含季铵盐的复合型表面活性剂;所述的季铵盐表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵;
所述的油楠树脂油表面活性剂通过如下方法制备得到:
(1)在反应釜中将油楠树脂油与富马酸按重量比1:0.5混合,然后调节温度至180℃反应5h,得富马酸改性油楠树脂油。
(2)在反应釜中将富马酸改性油楠树脂油、去离子水与木糖醇按重量比1:1:0.6混合,加入重量为富马酸改性油楠树脂油重量5%的催化剂硫酸锌,然后调节温度至220℃反应3h,冷却后即得油楠树脂油表面活性剂。
实施例3含季铵盐的复合型表面活性剂的制备
将季铵盐表面活性剂与油楠树脂油表面活性剂的重量比为1:2混合均匀即得所述的含季铵盐的复合型表面活性剂;所述的季铵盐表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵;
所述的油楠树脂油表面活性剂通过如下方法制备得到:
(1)在反应釜中将油楠树脂油与富马酸按重量比1:0.2混合,然后调节温度至220℃反应3h,得富马酸改性油楠树脂油。
(2)在反应釜中将富马酸改性油楠树脂油、去离子水与木糖醇按重量比1:1:0.3混合,加入重量为富马酸改性油楠树脂油重量2%的催化剂硫酸锌,然后调节温度至250℃反应5h,冷却后即得油楠树脂油表面活性剂。
对比例1含季铵盐的复合型表面活性剂的制备
将季铵盐表面活性剂与油楠树脂油表面活性剂的重量比为1:1混合均匀即得所述的含季铵盐的复合型表面活性剂;所述的季铵盐表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵;
所述的油楠树脂油表面活性剂通过如下方法制备得到:
(1)在反应釜中将油楠树脂油与丙烯酸按重量比1:0.3混合,然后调节温度至200℃反应4h,得丙烯酸改性油楠树脂油。
(2)在反应釜中将丙烯酸改性油楠树脂油、去离子水与木糖醇按重量比1:1.5:0.5混合,加入重量为丙烯酸改性油楠树脂油重量3%的催化剂硫酸锌,然后调节温度至240℃反应4h,冷却后即得油楠树脂油表面活性剂。
对比例1与实施例1的不同之处在于油楠树脂油表面活性剂的制备方法不同;对比例1制备步骤(1)中采用丙烯酸改性,而实施例1步骤(1)则采用富马酸改性。
对比例2含季铵盐的复合型表面活性剂的制备
将季铵盐表面活性剂与油楠树脂油表面活性剂的重量比为1:1混合均匀即得所述的含季铵盐的复合型表面活性剂;所述的季铵盐表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵;
所述的油楠树脂油表面活性剂通过如下方法制备得到:
(1)在反应釜中将油楠树脂油与富马酸按重量比1:0.3混合,然后调节温度至200℃反应4h,得富马酸改性油楠树脂油。
(2)在反应釜中将富马酸改性油楠树脂油、去离子水与山梨醇按重量比1:1.5:0.5混合,加入重量为富马酸改性油楠树脂油重量3%的催化剂硫酸锌,然后调节温度至240℃反应4h,冷却后即得油楠树脂油表面活性剂。
对比例2与实施例1的不同之处在于油楠树脂油表面活性剂的制备方法不同;对比例1制备步骤(2)中山梨醇与富马酸改性油楠树脂油反应,而实施例1则采用木糖醇与富马酸改性油楠树脂油反应。
实验例1
实验方法:取巴西棕榈蜡30份,表面活性剂10份以及去离子水70份混合后,在80℃下搅拌反应40min,冷却后即得巴西棕榈蜡乳液。将制备得到的巴西棕榈蜡乳液进行如下实验:(1)取制备好的巴西棕榈蜡乳液在20000r/min下离心40min,观察有无分层现象;(2)取制备好的巴西棕榈蜡乳液静置1年,观察有无出现沉淀以及凝絮分层现象。
参照上述试验方法分别采用如下表面活性剂制备巴西棕榈蜡乳液1~10,并测试巴西棕榈蜡乳液的性能。表面活性剂分别选用:实施例1~3制备得到的含季铵盐的复合型表面活性剂。对比例1~2制备得到的含季铵盐的复合型表面活性剂、单独采用季铵盐表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵、单独采用按实施例1所述方法制备得到的油楠树脂油表面活性剂、单独采用常规的吐温80、季铵盐表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵+吐温80(1:1)、按实施例1所述方法制备得到的油楠树脂油表面活性剂+吐温80(1:1)。具体实验结果参见表1。
表1.表面活性剂性能测试结果
Figure BDA0002131491570000041
从表1中可以看出,采用本发明实施例1~3所述的含季铵盐的复合型表面活性剂制备得到的巴西棕榈蜡乳液1~3在20000r/min下离心40min无分层,静置1年无出现沉淀以及凝絮分层现象;这说明本发明所述的含季铵盐的复合型表面活性剂对巴西棕榈蜡乳液具有非常优异的乳化分散以及防沉效果。
从表1中可以看出,采用对比例1~2所述的含季铵盐的复合型表面活性剂制备得到的巴西棕榈蜡乳液4~5在20000r/min下离心40min出现分层,静置1年有少许沉淀、开始出现凝絮分层现象;由此可见,对比例1~2所述的含季铵盐的复合型表面活性剂其对巴西棕榈蜡乳液的乳化分散以及防沉效果远远不及本发明所述的含季铵盐的复合型表面活性剂。而对比例1~2与本发明的不同之处在于油楠树脂油表面活性剂制备过程中改性剂以及酯化反应中醇的类型选择不同;这说明油楠树脂油表面活性剂制备过程中改性剂以及酯化反应中醇的类型选择对最终含季铵盐的复合型表面活性剂的性能影响非常大;必须选择富马酸改性以及选择木糖醇进行酯化反应得到的油楠树脂油表面活性剂与十六烷基三甲基氯化铵组合后对巴西棕榈蜡才具有优异的乳化分散以及防沉效果。
从表1中可以看出,单独采用十六烷基三甲基氯化铵以及单独采用按实施例1方法制备得到的油楠树脂油表面活性剂制备得到的巴西棕榈蜡乳液6和7,其在20000r/min下离心40min均会出现分层现象,静置1年均会出现沉淀以及凝絮分层现象。这说明单独采用十六烷基三甲基氯化铵或单独采用按实施例1方法制备得到的油楠树脂油表面活性剂对巴西棕榈蜡不具有优异的乳化分散以及防沉效果;必须将按本发明将十六烷基三甲基氯化铵和油楠树脂油表面活性剂组合后对巴西棕榈蜡才具有优异的乳化分散以及防沉效果。
从表1中可以看出,采用常规的表面活性剂吐温80以及十六烷基三甲基氯化铵和常规的吐温80组合后制备得到的巴西棕榈蜡乳液8和9,其在20000r/min下离心40min均会出现分层现象,静置1年均会出现沉淀以及凝絮分层现象。这说明常规的表面活性剂吐温80其对巴西棕榈蜡的乳化分散以及防沉效果远远不及本发明所述的含季铵盐的复合型表面活性剂。十六烷基三甲基氯化铵和常规的吐温80组合后对巴西棕榈蜡不具有优异的乳化分散以及防沉效果;只有将十六烷基三甲基氯化铵和本发明所述的油楠树脂油表面活性剂组合后对巴西棕榈蜡才具有优异的乳化分散以及防沉效果。
从表1中可以看出,采用油楠树脂油表面活性剂和常规的吐温80组合后制备得到的巴西棕榈蜡乳液10,其在20000r/min下离心40min均会出现分层现象,静置1年均会出现沉淀以及凝絮分层现象。这说明油楠树脂油表面活性剂和常规的吐温80组合后对巴西棕榈蜡不具有优异的乳化分散以及防沉效果;只有将本发明所述的油楠树脂油表面活性剂和十六烷基三甲基氯化铵组合后对巴西棕榈蜡才具有优异的乳化分散以及防沉效果。

Claims (6)

1.一种含季铵盐的复合型表面活性剂,其特征在于,包含季铵盐表面活性剂以及油楠树脂油表面活性剂;
所述的季铵盐表面活性剂与油楠树脂油表面活性剂的重量比为1~3:1~3;
所述的季铵盐表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵;
所述的油楠树脂油表面活性剂通过如下方法制备得到:
(1)在反应釜中将油楠树脂油与富马酸按重量比1:0.2~0.5混合,然后调节温度至180~220℃反应2~5h,得富马酸改性油楠树脂油;
(2)在反应釜中将富马酸改性油楠树脂油、去离子水与木糖醇按重量比1:1~1.5:0.3~0.6混合,加入重量为富马酸改性油楠树脂油重量2%~5%的催化剂,然后调节温度至220~250℃反应3~5h,冷却后即得油楠树脂油表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的含季铵盐的复合型表面活性剂,其特征在于,
步骤(1)在反应釜中将油楠树脂油与富马酸按重量比1:0.2~0.4混合,然后调节温度至200~220℃反应4~5h,得富马酸改性油楠树脂油。
3.根据权利要求1所述的含季铵盐的复合型表面活性剂,其特征在于,
步骤(2)在反应釜中将富马酸改性油楠树脂油、去离子水与木糖醇按重量比1:1.2~1.5:0.4~0.5混合,加入重量为富马酸改性油楠树脂油重量3~4%的催化剂,然后调节温度至230~250℃反应4~5h,冷却后即得油楠树脂油表面活性剂。
4.根据权利要求1所述的含季铵盐的复合型表面活性剂,其特征在于,步骤(2)中所述的催化剂为硫酸锌。
5.权利要求1~4任一项所述的含季铵盐的复合型表面活性剂在制备化工乳液中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,所述的化工乳液为巴西棕榈蜡乳液。
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