一種聚乙二醇油酸酯的合成方法
2023-12-08 20:32:36
專利名稱：：一種聚乙二醇油酸酯的合成方法
技術領域：
：本發明涉及一種聚乙二醇油酸酯的合成方法，屬有機化學中酯類化合物的合成
技術領域：
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背景技術：
：聚乙二醇油酸酯是一種具有較高乳化性、潤溼性和增溶性的多功能非離子表面活性劑，包括單酯和雙酯。由於其具備寬HLB值、高活性、高抗水性、低毒性、低起泡性、對礦物去汙力強等功能特性，它的使用範圍尤為廣泛。在紡織行業可作為抗靜電劑、柔軟劑、勻染劑及平滑劑使用；在洗滌行業可作為金屬材料、織物、纖維、電子器件、精密機械部件等的消洗劑；在化妝品行業可作為增溶劑、乳化劑、發泡劑及保溼劑使用；在石油加工業中可作為重油助燃劑、防腐劑、除鏽劑和潤滑油添加劑使用。總之，其工業應用前景廣闊，具有極大的產品開發價值。傳統的酯類合成採用濃硫酸或對甲苯磺酸作為催化劑。用濃硫酸作為催化劑，雖然反應活性高，但其腐蝕性及氧化性過強，反應副產物多，產品顏色深，影響了產品的使用價值，且所制產品需經過水洗、脫水等工序，增加了生產成本和環境汙染。用對甲苯磺酸作催化劑雖然反應條件相對溫和，但同樣需要水洗、脫水等工序，且部分催化劑會殘留在產品中而影響產品的使用性能及穩定性。目前，學術界開發了利用固體超強酸作為催化劑來合成聚乙二醇油酸酯的方法。如羅曉民等著"S0/7Zr0j崔化合成油酸聚乙二醇單酯"，(《日用化學工業》2008)，該方法將聚乙二醇、油酸及催化劑投入反應瓶，旋轉加熱，減壓分水反應至酸值不再下降，冷卻過濾後得產品，該工藝環保、操作簡單，但固體酸催化劑製備工藝繁瑣，反應溫度偏高。又如寇秀芬等著"脂肪酶合成聚乙二醇400油酸單酯和雙酯的影響因素"(《生物工程學報》1999)，文獻報導了利用脂肪酶作為催化劑來合成聚乙二醇油酸酯的方法。利用脂肪酶作為催化劑，在錐形瓶中投入油酸、PEG400及固定化脂肪酶，4(TC下振蕩反應一定時間後得產品，該工藝環保、反應溫和，但條件控制要求嚴格，反應時間過長，產率偏低，且脂肪酶催化劑價格昂貴，產業化應用還需做更深入的研究。
發明內容針對上述情況，本發明擬解決的問題是提供一種高品質的聚乙二醇油酸酯的合成方法，它具有工藝簡單、綠色環保、操作方便等優點。為達到上述目的，本發明採用以下技術方案一種聚乙二醇油酸酯的合成方法，它以聚乙二醇(PEG)和油酸為原料，在有機酸催化劑的作用下進行酯化反應，反應完畢後，用三乙醇胺中和至pH為5-7(—般為PEG和油酸原料質量和的0.20.25%)，過濾後得的溶液即為本發明的產品聚乙二醇油酸酯，所述有機酸催化劑為十二烷基苯磺酸，所述十二烷基苯磺酸加入量為聚乙二醇和油酸總質量的0.31.0%;所述酯化反應的反應溫度為10015(TC，反應時間為26小時，真空度為^-0.098MPa。上述聚乙二醇油酸酯的合成方法，所述合成的聚乙二醇油酸酯可以是聚乙二醇油酸單酯，所述酯化反應中聚乙二醇和油酸的摩爾比為1:0.951.1。所述合成的聚乙二醇油酸酯也可以是聚乙二醇油酸雙酯，所述酯化反應中聚乙二醇和油酸的摩爾比為1:1.92.0。所述聚乙二醇的分子量為4001000。由於十二烷基苯磺酸(DBSA)是一種來源廣泛、具有較強酸性的質子酸催化劑，可直接催化酯化反應。另外，它還是一種性能較為優越的表面活性劑，可使酯化反應體系形成反相微乳液系統，增加反應物間的接觸機會，從而提高酯化效率和產率。因此本發明與現有技術相比，具有以下突出優點和積極效果—是所用催化劑十二烷基苯磺酸來源廣泛、價格低廉，反應完畢後只需用適量三乙醇胺中和，生成的鹽經過濾即可除去，省去了水洗及脫水工序，有利與環境保護。二是利用十二烷基苯磺酸作催化劑合成聚乙二醇油酸酯，反應條件溫和、工藝簡單、操作方便、汙染少、轉化率高，避免了用濃硫酸等強氧化性物質作催化劑使產品副產物多、色澤深的缺陷。三是由本發明合成的聚乙二醇油酸酯質量穩定，乳化、潤溼和增溶性能突出，可廣泛應用於紡織、化妝品、石油加工及洗滌行業。綜上所述，本發明聚乙二醇油酸酯的合成方法具有工藝簡單、綠色環保、操作方便等優點。而且製得的聚乙二醇油酸酯副產物少、品質高。具體實施例方式本發明的聚乙二醇油酸酯的合成方法，它以聚乙二醇和油酸為原料，在有機酸催化劑十二烷基苯磺酸的作用下進行酯化反應，反應完畢後，用三乙醇胺中和至pH為5-7(—般為PEG和油酸原料質量和的0.20.25%)，過濾後得的溶液為本發明產品聚乙二醇油酸酯，所述聚乙二醇和油酸的摩爾比為單酯1:0.951.l，雙酯l:1.92.0;所述十二烷基苯磺酸加入量為聚乙二醇和油酸總質量的0.31.0%;所述酯化反應的反應溫度為10015(TC，反應時間為26小時，真空度為^-0.098MPa。所述聚乙二醇的分子量為4001000。所述酯化反應方程式為單酯-HO—CH2CH20+RCOOH、HO—CH2C，+n。CR+H20雙酉旨Ho|CH2CH2o]"nH+2RCOOH，C、RCOCH2CH20]n。CR+2H20注式中n為922，RC00H為油酸。實施例1在1000ml的反應釜中依次加入400gPEG400，310.2g油酸，2.2gDBSA，抽真空，開攪拌後緩緩升溫至100115°C，真空度》-0.098MPa，並在此溫度及真空條件下反應，餾出反應生成的水，反應2.0h後已無水餾出，降溫至6(TC後用適量三乙醇胺中和，經過濾後得產品PE6400油酸單酯，油酸的酯化率達99.1%。實施例2在1000ml的反應釜中依次加入300gPEG400，423g油酸，2.9gDBSA，抽真空，開攪拌後緩緩升溫至110125°C，真空度^-0.098MPa，並在此溫度及真空條件下反應，餾出反應生成的水，反應3.0h後已無水餾出，降溫至6(TC後用適量三乙醇胺中和，經過濾後得產品4PEG400油酸雙酯，油酸的酯化率達98.5%。實施例3在lOOOml的反應釜中依次加入450gPEG600，211.5g油酸，3.3gDBSA，抽真空，開攪拌後緩緩升溫至110120°C，真空度^-0.098MPa，並在此溫度及真空條件下反應，餾出反應生成的水，反應3.5h後已無水餾出，降溫至6(TC後用適量三乙醇胺中和，經過濾後得產品PEG600油酸單酯，油酸的酯化率達98.6%。實施例4在1000ml的反應釜中依次加入350gPEG600，320.8g油酸，4.OgDBSA，抽真空，開攪拌後緩緩升溫至115130°C，真空度^-0.098MPa，並在此溫度及真空條件下反應，餾出反應生成的水，反應4.0h後已無水餾出，降溫至6(TC後用適量三乙醇胺中和，經過濾後得產品PEG600油酸雙酯，油酸的酯化率達98.0%。實施例5在1000ml的反應釜中依次加入500gPEG800，167.4g油酸，4.6gDBSA，抽真空，開攪拌後緩緩升溫至125140°C，真空度^-0.098MPa，並在此溫度及真空條件下反應，餾出反應生成的水，反應4.5h後已無水餾出，降溫至6(TC後用適量三乙醇胺中和，經過濾後得產品PEG800油酸單酯，油酸的酯化率達98.2%。實施例6在1000ml的反應釜中依次加入400gPEG800，267.9g油酸，5.3gDBSA，抽真空，開攪拌後緩緩升溫至125140°C，真空度^-0.098MPa，並在此溫度及真空條件下反應，餾出反應生成的水，反應5.0h後已無水餾出，降溫至6(TC後用適量三乙醇胺中和，經過濾後得產品PEG800油酸雙酯，油酸的酯化率達97.5%。實施例7在1000ml的反應釜中依次加入500gPEG1000，140g油酸，5.8gDBSA，抽真空，開攪拌後緩緩升溫至130145°C，真空度^-0.098MPa，並在此溫度及真空條件下反應，餾出反應生成的水，反應5.5h後已無水餾出，降溫至6(TC後用適量三乙醇胺中和，經過濾後得產品PEG1000油酸單酯，油酸的酯化率達97.3%。實施例8在1000ml的反應釜中依次加入500gPEG1000，268g油酸，7.7gDBSA，抽真空，開攪拌後緩緩升溫至140150°C，真空度^-0.098MPa，並在此溫度及真空條件下反應，餾出反應生成的水，反應6.0h後已無水餾出，降溫至6(TC後用適量三乙醇胺中和，經過濾後得產品PEG1000油酸雙酯，油酸的酯化率達97.0%。下表為上述各實施例反應條件匯總表tableseeoriginaldocumentpage5tableseeoriginaldocumentpage6權利要求一種聚乙二醇油酸酯的合成方法，它以聚乙二醇和油酸為原料，在有機酸催化劑的作用下進行酯化反應，反應完畢後，用三乙醇胺中和至pH為5-7，過濾後得的溶液為產品聚乙二醇油酸酯，其特徵在於所述有機酸催化劑為十二烷基苯磺酸，所述十二烷基苯磺酸加入量為聚乙二醇和油酸總質量的0.3～1.0％；所述酯化反應的反應溫度為100～150℃，反應時間為2～6小時，真空度為≥-0.098MPa。2.根據權利要求1所述的聚乙二醇油酸酯的合成方法，其特徵在於所述合成的聚乙二醇油酸酯是聚乙二醇油酸單酯，所述聚乙二醇和油酸的摩爾比為1:0.951.1。3.根據權利要求1所述的聚乙二醇油酸酯的合成方法，其特徵在於所述合成的聚乙二醇油酸酯是聚乙二醇油酸雙酯，所述聚乙二醇和油酸的摩爾比為1:1.92.0。4.根據權利要求1或2或3所述的聚乙二醇油酸酯的合成方法，其特徵在於所述聚乙二醇的分子量為4001000。全文摘要本發明公開了一種聚乙二醇油酸酯的合成方法，它以聚乙二醇(PEG)和油酸為原料，在有機酸催化劑的作用下進行酯化反應，反應完畢後，用三乙醇胺中和至pH為5-7，過濾後得的溶液即為本發明的產品聚乙二醇油酸酯，有機酸催化劑為十二烷基苯磺酸、加入量為聚乙二醇和油酸總質量的0.3～1.0％；所述酯化反應的反應溫度為100～150℃，反應時間為2～6小時，真空度為≥-0.098MPa。特點一是催化劑來源廣泛、價格低廉，省去了水洗及脫水工序，有利與環境保護。二是反應條件溫和、工藝簡單、操作方便、轉化率高，避免了產品副產物多、色澤深的缺陷。三是質量穩定，乳化、潤溼和增溶性能突出。文檔編號C07C67/08GK101747192SQ20091015506公開日2010年6月23日申請日期2009年12月15日優先權日2009年12月15日發明者劉志湘,張偉鋼,王偉松,王新榮,王勝利,金一豐申請人:浙江合誠化學有限公司