一種松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑及其製備方法
2023-10-16 22:00:59 2
專利名稱：一種松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種新型綠色表面活性劑及其製備方法，尤其涉及一種松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑及其製備方法。
背景技術：
表面活性劑是一種兩親分子，即在分子中同時含有親水基和親油基。由於它們的存在使得物質的界面性質發生顯著變化。表面活性劑分為陽離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑等。非離子型表面活性劑在水中和有機溶劑中都有較好的溶解性，對溶液離子強度和PH值的變化具有較高的忍耐度。由於它具有分散、乳化、泡沫、潤溼、增溶等多種性能，因此在很多領域中都有重要用途。我國絕大部分乳化劑產品是以石化資源為原料的，存在對石油依存度大、環境友好性差的缺點。在綠色乳化劑開發方面，對天然產物進行改性往往能產生新的功效，顯露出廣闊前景。生物源、環境友好型、功能型、低水生生物毒性、易降解、對作物沒有毒害的高效新型助劑的開發正在國內外興起。聚乙二醇雙硬脂酸酯，是一類重要的非離子型表面活性劑，具有高乳化能力、低泡沫力和良好潤溼性能，廣泛用作印花乳劑、化妝品乳劑、水溶性顏料懸浮液等的粘度增稠齊U。陳紅(陳紅，聚乙二醇雙硬脂酸醋的合成[J].江蘇化工，1997,25(6):21-22)採用亞磷酸與硫酸複合催化劑合成了聚乙二醇雙硬脂酸酯。毛二林(毛二林.聚乙二醇雙硬脂酸酯的製備及其增稠性能的測定[J].中國洗滌用品工業，2008, (3):76-80)採用酯交換法，以聚乙二醇￠000)、硬脂酸單甘油酯為基本原料，以對甲基苯磺酸為催化劑，在常壓下製備聚乙二醇雙硬脂酸酯，並研究了其增稠性能。松香是一種來源豐富、價格便宜的再生型天然化工原料。它的主要成分是樹脂酸，利用樹脂酸具有的活性基團，可以合成一系列與脂肪酸、脂肪胺、脂肪醇類表面活性劑結構相似而又獨具特色的產品。同時，松香酸是天然產物，具有三環二萜結構，由其合成的一系列表面活性劑一般具有較好的展著性能及生態性能。
發明內容
本發明的目的在於提供一種松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑，其特徵在於，結構通式如下:RCOO-(PEG) n-00CA，
所述的R為松香，包括普通松香或歧化松香或氫化松香等含有三環二萜結構的一元羧
酸，
所述的A為脂肪酸，包括硬脂酸或棕櫚酸或油酸等直鏈結構的一元羧酸，
所述的PEG為聚乙二醇，聚乙二醇的分子量η為200、400、600、1000、2000、4000中的任
意一種。
松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑的製備方法:採用一鍋法製備，脂肪酸與聚乙二醇反應生成脂肪酸聚乙二醇單酯，第二步，脂肪酸聚乙二醇單酯中未反應的羥基與松香反應生成松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑。本發明採用如下技術方案:一種松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑，R為松香，包括普通松香或歧化松香或氫化松香等含有三環二萜結構的一元羧酸，A為脂肪酸，包括硬脂酸或棕櫚酸或油酸等直鏈結構的一元羧酸，PEG為聚乙二醇，聚乙二醇的分子量η為200、400、600、1000、2000、4000 中的任意一種。松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑的製備方法，所採用的催化劑為濃硫酸、亞磷酸、對甲基苯磺酸等酸性催化劑，催化劑用量為聚乙二醇用量的0.1-0.5%。松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑的製備方法，其特徵在於，第一步脂肪酸與聚乙二醇反應溫度為150-220°c，反應時間為3-5h，第二步脂肪酸聚乙二醇單酯與松香反應溫度為220-280°C，反應時間為4-8h。松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑表面活性劑，其臨界膠束濃度為0.01-0.lmmol/L ;表面張力的範圍在40.7-54.8mN/m。
本發明獲得如下技術效果:
1.本發明所製備的表面活性劑的親油基團既含有松香的三環二萜結構，又含有脂肪酸的直鏈結構。具有獨特的化學結構，產品毒性小，是一種新型的功能性綠色表面活性劑。2.新型松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑採用一鍋法製備，經過兩步酯化反應一鍋合成，不需要分離中間體。3.該松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑具有較強的表面活性，其臨界膠束濃度為 0.01-0.lmmol/L ;表面張力的範圍在 40.7-54.8mN/m。
具體實施例方式實施例1
分別稱取摩爾比為1:1硬脂酸與聚乙二醇200倒入四口燒瓶中，再向其中加入催化劑亞磷酸(聚乙二醇質量的0.2%)，加熱至200°C，反應3-5h，待酸值降至10左右，加入普通松香(松香與聚乙二醇200摩爾比為1:1)，升溫到270°C反應4-8h，待酸值降至10左右反應基本完成。
實施例2
與實施例1基本相同，其中硬脂酸可以換為棕櫚酸、油酸中的任意一種，松香可以換為歧化松香、氫化松香中的任意一種，聚乙二醇200可以換為聚乙二醇400、600、1000、2000、4000中的任意一種。
實施例3
與實施例1基本相同，第一步反應脂肪酸與聚乙二醇反應溫度可以為150-220°C:反應溫度可以為 I50°c，i60°c，i7(rc，i8(rc，i9(rc，20(rc，2i(rc，22(rc，第二步反應脂肪酸聚乙二醇單酯與松香的反應溫度為220-280°C，例如可以選取220°C，230°C，240°C，250°C，2，60°C, 2, 70°C,280°C。
實施例4
第一步反應脂肪酸與聚乙二醇反應時間為3-5h:反應時間可以為3小時，3.5小時，4小時，4.5小時，5小時。第二步反應脂肪酸聚乙二醇單酯與松香的反應時間為4-8h，例如可以選取4小時，5小時，6小時，7小時，8小時。實施例5
與實施例1基本相同，催化劑亞磷酸可以換為對甲苯磺酸，或濃硫酸，催化劑用量為聚乙二醇質量的 0.1-0.5%,例如可以選取 0.1%，0.15%,0.2%,0.25%,0.3%,0.35%,0.4%,
0.45%, 0.5%ο實施例6
產品及中間體進行IR光譜鑑定:
松香及脂肪酸的羰基特徵峰為1690cm—1，而產物圖中羰基特徵峰為1728.7cm—1，由此得知松香及脂肪酸得到酯化。-CH2-的波長為2864.9CHT1，環的波長為1353.9cm_10
實施例7
採用膜拉起法來測定表面活性劑的表面張力和CMC，測定溫度為25°C，通過測定系列產品的不同濃度時水溶液的表面張力。松香聚乙二醇(600)油酸表面張力值為43.8mN/m,臨界膠束濃度為0.05mmol/L。
權利要求
1.一種松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑，其特徵在於，結構通式如下=RCOO-(PEG)n-00CA。
2.根據權利要求1所述的松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑，式中R為松香，包括普通松香或歧化松香或氫化松香等含有三環二萜結構的一元羧酸，A為脂肪酸，包括硬脂酸或棕櫚酸或油酸等直鏈結構的一元羧酸，PEG為聚乙二醇，聚乙二醇的分子量η為200、400、600、1000、2000、4000 中的任意一種。
3.一種製備權利要求1所述的松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑的方法，其特徵在於，採用的是一鍋法反應，不分離中間產物:第一步，脂肪酸與聚乙二醇反應生成脂肪酸聚乙二醇單酯，第二步，脂肪酸聚乙二醇單酯中未反應的羥基與松香反應生成松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑。
4.根據權利要求3所述的松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑的製備方法，其特徵在於，所採用的催化劑為濃硫酸、亞磷酸、對甲基苯磺酸等酸性催化劑，催化劑用量為脂肪酸用量的0.1-0.5%。
5.根據權利要求3所述的松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑的製備方法，其特徵在於，第一步脂肪酸與聚乙二醇反應溫度為150-220°C，反應時間為3-5h，第二步脂肪酸聚乙二醇單酯與松香反應溫度為220-280°C，反應時間為4-8h，。
6.根據權利要求1所述的松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑，其臨界膠束濃度為0.01-0.lmmol/L ;表面張力的範圍在 40.7-54.8mN/m。
全文摘要
本發明公開一種松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑及其製備方法，其中松香為普通松香或歧化松香或氫化松香等含有三環二萜結構的一元羧酸，脂肪酸為硬脂酸或棕櫚酸或油酸等直鏈結構的一元羧酸。本發明還公開該表面活性劑的製備方法採用一鍋法製備，先用脂肪酸與聚乙二醇酯化形成脂肪酸聚乙二醇單酯，脂肪酸聚乙二醇單酯再與松香反應生成松香聚乙二醇脂肪酸酯。製備的表面活性劑臨界膠束濃度為0.01-0.1mmol/L；表面張力的範圍在40.7-54.8mN/m。產品既具有直鍊表面活性劑的高活性、又具有松香表面活性劑的高展著性能，是一種新型的功能性綠色表面活性劑。
文檔編號B01F17/52GK103120911SQ20121050146
公開日2013年5月29日 申請日期2012年11月30日 優先權日2012年11月30日
發明者饒小平, 鄭建強, 商士斌, 宋湛謙, 高宏 申請人:中國林業科學研究院林產化學工業研究所