CN111111547A - 一种低温稳定液体脂肪酸甲酯磺酸盐及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温稳定液体脂肪酸甲酯磺酸盐及其制备方法，低温稳定液体脂肪酸甲酯磺酸盐的重量百分比组成为：改性油脂乙氧基化物为40~55%，MES为15~22%，其余为水。本发明所采用的原料改性油脂乙氧基化物、MES等均采用天然可再生原料制备获得，产品绿色环保、生物降解性能优良；采用本发明方法制备所得产品具有溶液均一透明，低温稳定性好等优点。

Description

一种低温稳定液体脂肪酸甲酯磺酸盐及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种低温稳定的液体表面活性剂产品及其制备方法，具体地说涉及一种低温稳定液体脂肪酸甲酯磺酸盐及其制备方法，属于表面活性剂技术领域。
背景技术
脂肪酸甲酯磺酸盐（MES）是以脂肪酸为原料，经过磺化中和后得到的产品。产品原料可再生，来源可靠，生物降解性良好，使用安全性和环境安全性优良, 在低温、低硬水和中温条件下, 无论在表面活性剂的高浓度区还是低浓度区, MES的去污能力都明显优于LAS和烷基硫酸盐。
MES的研究和开发始于二十世纪五十年代。美国农业部东部地区研究中心Lin -field和wiel等对MES的制造、性能及应用进行了十多年的实验性研究, 德国Henkel公司也有系列报道, 日本狮子油脂公司、美国Cheithon公司、Stepan公司等在研究的基础上进行了工业化开发, 于八十年代兴建或扩建了一些生产装置, 如UGS公司在法国马塞用Henkel的技术建成了年产5000吨的MES工厂并将产品用于皂粉, 日本狮子油脂公司采用棕榈酸为原料, 在国内建成了年产70000吨甲酯和10000吨MES的装置。随着人们的环保和安全意识不断增强、天然油脂产量的不断增长和对MES优良性能的进一步认识，MES成为九十年代开发的最重要的两个表面活性剂之一。
尽管MES 拥有上述种种优点, 其实际年产量却长期无明显上升，商业推广长期受制于生产与配方的问题，因此本发明提供了一种低温稳定的液体MES，在没有改变产品的基本性能前提下，使用更加方便。
发明内容
本发明旨在提供一种低温稳定液体脂肪酸甲酯磺酸盐及其制备方法。本发明产品具有溶液均一透明、低温稳定性好等优点。
本发明提供的低温稳定液体脂肪酸甲酯磺酸盐，其重量百分比组成为：
改性油脂乙氧基化物：40~55%，MES：15~22%，其余为水。
如上所述的改性油脂乙氧基化物产品是由天然油脂改性获得的一种新型非离子表面活性剂产品。所述的改性油脂乙氧基化物的合成方法包括以下步骤：
（1）以天然油脂、脂肪醇为原料制备改性油脂：
反应在四口瓶中进行，全程氮气保护，天然油脂与脂肪醇的摩尔比例为1:1~2，采用固碱为催化剂，催化剂的比例为反应物质量的2‰~6‰；温度为150-180℃，反应时间为1.5h-3h；
（2）改性油脂在高压釜中进行乙氧基化反应：
步骤（1）所得改性油脂与非均相乙氧基化催化剂加入高压反应釜中，非均相乙氧基化催化剂的加入量是改性油脂质量的1% ~ 2%，通入氮气置换反应釜中的空气，后升温至160~ 180 ℃，导入环氧乙烷，环氧乙烷质量为改性油脂的0.05-0.20倍，在反应压力为0.3 ~0.5 MPa下进行诱导反应；待压力降至0.1 MPa，再向釜中缓慢通入环氧乙烷，其中改性油脂与两次总的环氧乙烷的质量比为1：1.0~2.0，待压力恒定反应完全，反应釜内温度降至40 ~80 ℃时通入氮气，获得改性油脂乙氧基化物。
如上所述的MES是一种阴离子表面活性剂，结构式如下所示：
Figure 934088DEST_PATH_IMAGE002
本发明提供了上述低温稳定液体脂肪酸甲酯磺酸盐产品的制备方法，包括以下步骤：
将改性油脂乙氧基化物与水混合加热到50℃，在300~500rpm/min的搅拌速度下不断加入MES，边加入边搅拌，搅拌20~30min；MES加入结束后，在300~500rpm/min的搅拌速度下继续搅拌40~60min，直至产品呈均匀透明状态，即得到所要的低温稳定的液体MES。此处制备过程中的比例是：改性油脂乙氧基化物40~55%，MES浓度为15~22%，其余为水。”
本发明的有益效果：
（1）本发明所采用的原料改性油脂乙氧基化物、MES等均采用天然可再生原料制备获得，产品绿色环保、生物降解性能优良。
（2）本发明采用的主要原料改性油脂乙氧基化物（课题组自主研发）产品原料来源广泛，泡沫低，水溶液无凝胶，低温流动性能优良，与其他产品的协同性能好。
（3）本发明的产品在制备过程中不会出现凝胶现象（使用过程中也无凝胶），流动性能优良，便于使用。
（4）本发明的产品低温稳定性能好，可在较低温度下使用；
（5）本发明的产品常温为液体状态，产品活性高，便于运输和使用。
具体实施方式
以下结合实施案例对本发明做进一步的说明，实施例仅用于解释本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
非离子表面活性剂改性油脂乙氧基化物占55.0 %，MES占15%，其余为水。
改性油脂乙氧基化物的制法为：（1）以棕榈仁油、甲醇为原料制备改性油脂：反应在四口瓶中进行，全程氮气保护，棕榈仁油与甲醇的摩尔比例为1:2，采用KOH为催化剂，催化剂的比例为反应物质量的2‰。温度为150 ℃，反应时间为2h。（2）改性油脂在高压釜中进行乙氧基化反应：改性油脂与微米级MgO·Al2O3乙氧基化催化剂加入高压反应釜中，催化剂的加入量是改性油脂质量的1% ，通入氮气置换反应釜中的空气，后升温至160 ℃，导入环氧乙烷，环氧乙烷质量为改性油脂的0.05倍，在反应压力为0.3 MPa下进行诱导反应，待压力降至0.1 MPa，再向釜中缓慢通入环氧乙烷，其中改性油脂与两次总的环氧乙烷的质量比为1：1.5，待压力恒定反应完全，反应釜内温度降至40 ~ 80 ℃时通入氮气，导出改性油脂乙氧基化物。
将改性油脂乙氧基化物与水混合加热到50℃，在500rpm/min的搅拌速度下不断加入MES，搅拌30 min。MES加入结束后，在500rpm/min的搅拌速度下继续搅拌60 min，直至产品呈均匀透明状态，即得到所要的低温稳定的液体MES。
实施例2
非离子表面活性剂改性油脂乙氧基化物占40.0 %，MES占20%，其余为水。
将改性油脂乙氧基化物与水混合加热到50℃，在500rpm/min的搅拌速度下不断加入MES，搅拌25 min。MES加入结束后，在500rpm/min的搅拌速度下继续搅拌50min，直至产品呈均匀透明状态，即得到所要的低温稳定的液体MES。
实施例3
非离子表面活性剂改性油脂乙氧基化物占43.0 %，MES占22%，其余为水。
将改性油脂乙氧基化物与水混合加热到50℃，在400rpm/min的搅拌速度下不断加入MES，搅拌204min。MES加入结束后，在400rpm/min的搅拌速度下继续搅拌40min，直至产品呈均匀透明状态，即得到所要的低温稳定的液体MES。
实施例4
非离子表面活性剂改性油脂乙氧基化物占42.0 %，MES占21%，其余为水。
将改性油脂乙氧基化物与水混合加热到50℃，在450rpm/min的搅拌速度下不断加入MES，搅拌25min。MES加入结束后，在450rpm/min的搅拌速度下继续搅拌60min，直至产品呈均匀透明状态，即得到所要的低温稳定的液体MES。
实施例5
阴离子表面活性剂改性油脂乙氧基化物占50.0 %，MES占18%，其余为水。
将改性油脂乙氧基化物与水混合加热到50℃，在350 rpm/min的搅拌速度下不断加入MES，搅拌25 min。MES加入结束后，在350 rpm/min的搅拌速度下继续搅拌50min，直至产品呈均匀透明状态，即得到所要的低温稳定的液体MES。
上述实施案例制备的样品性能检测结果如下表1所示：
表1 本发明制备的产品（实施例1~5）与现有技术中的MES性能比较
Figure 997859DEST_PATH_IMAGE004
表1中的MES指的是本发明的原料之一MES（即现有技术中的MES）。
润湿性能的测定
用去离子水配制质量分数为0.15%的复配产品溶液，25 ℃下用吊钩勾住帆布片浸入到溶液中，开始计时，帆布片开始下沉时结束计时。根据每个样品所用的时间来判断表面活性剂的润湿性，时间越短润湿性越好。
乳化性能的测定
将40 mL质量分数为0.15%的复配产品溶液和40 mL液体石蜡或大豆油加入到250 mL的锥形瓶中，每隔1 min摇动1次，每次上下摇动5下，摇5次后将混合溶液倒入到100 mL量筒中，开始计时，下层分出10 mL水溶液时结束计时。根据每个样品所用的时间来判断表面活性剂的乳化性能，时间越长乳化性能越好。
去污性能的测定
去污力的测定参照GB/T 13174-2008，用含CaCO3 0.25%的硬水配制质量分数为0.20%的表面活性剂水溶液，测定温度为30 ℃。将配制好的表面活性剂溶液洗涤炭黑污布和皮脂污布，通过白度仪分别读出洗前、洗后白度值，计算白度差值并同时与标准液(已进行了折算)的洗涤前后白度差作比值，得出去污比值。根据去污比值来判断产品的去污性能，比值越高去污能力越强。表1表明本发明制备的产品与现有技术的MES的去污性能基本接近，甚至优于MES。
泡沫性能的测定
配制质量分数为0.25%的复配溶液，在50 ℃下参照GB/T 13173.6-2008，用罗氏泡沫仪测定表面活性剂的泡沫性能。自刻度量筒底部注入试液至50 mL刻度线以上，关闭刻度量筒旋塞，静止5 min，调节旋塞，使页面恰好在50 mL刻度处，打开液管的旋塞，使溶液流下，当滴液管中的溶液流完时，立即开启秒表并读取起泡高度，5 min时读取第2次读数，重复以上操作2～3次，试样的发泡性能用起泡高度来表示，稳泡高度用5 min的泡沫高度来表示，取至少3次误差在允许范围内的结果平均值为最后结果。表1表明实施例3泡沫性能与MES基本接近，实施例1、2、4、5泡沫性能明显低于现有技术的MES。
通过上面表1可以看出，本发明制备的液体脂肪酸甲酯磺酸盐的润湿、乳化、去污性能与MES基本接近，甚至更优。泡沫大幅度下降，本发明所得配方产品更易漂洗。

Claims (4)

1.一种低温稳定液体脂肪酸甲酯磺酸盐，其特征在于重量百分比组成为：
改性油脂乙氧基化物：40~55%，MES：15~22%，其余为水。
2.根据权利要求1所述的低温稳定液体脂肪酸甲酯磺酸盐，其特征在于：所述的改性油脂乙氧基化物产品是由天然油脂改性获得的一种非离子表面活性剂产品；
所述的改性油脂乙氧基化物的合成方法包括以下步骤：
（1）以天然油脂、脂肪醇为原料制备改性油脂：
反应在四口瓶中进行，全程氮气保护，天然油脂与脂肪醇的摩尔比例为1:1~2，采用固碱为催化剂，催化剂的比例为反应物质量的2‰~6‰；温度为150-180℃，反应时间为1.5h-3h；
（2）改性油脂在高压釜中进行乙氧基化反应：
步骤（1）所得改性油脂与非均相乙氧基化催化剂加入高压反应釜中，非均相乙氧基化催化剂的加入量是改性油脂质量的1% ~ 2%，通入氮气置换反应釜中的空气，后升温至160~ 180 ℃，导入环氧乙烷，环氧乙烷质量为改性油脂的0.05-0.20倍，在反应压力为0.3 ~0.5 MPa下进行诱导反应；待压力降至0.1 MPa，再向釜中缓慢通入环氧乙烷，其中改性油脂与两次总的环氧乙烷的质量比为1：1.0~2.0，待压力恒定反应完全，反应釜内温度降至40 ~80 ℃时通入氮气，获得改性油脂乙氧基化物。
3.根据权利要求1所述的低温稳定液体脂肪酸甲酯磺酸盐，其特征在于：所述的MES是阴离子表面活性剂，结构式如下所示：
Figure 759549DEST_PATH_IMAGE002
；
式中R代表烷基。
4.一种权利要求1~3任一项所述的低温稳定液体脂肪酸甲酯磺酸盐的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
将改性油脂乙氧基化物与水混合加热到50℃，在300~500rpm/min的搅拌速度下不断加入MES，搅拌20~30min；MES加入结束后，在300~500rpm/min的搅拌速度下继续搅拌40~60min，直至产品呈均匀透明状态，即得到所要的低温稳定的液体MES。
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