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聚氧乙烯型非离子表面活性剂(一)

【来源/作者】北纳创联 【更新日期】2016-01-16

聚氧乙烯型非离子表面活性剂是用具有活泼氢原子的疏水性原料与环氧乙烷或聚乙二醇进行反应制得的。所谓活泼氢原子,是指一OH、一COOH、一NH2和一CONH2等基团中的氢原子。这些基团中的氢原子化学活性大,易与环氧乙烷或聚乙二醇发生反应,生成聚氧乙烯型非离子表面活性剂。乙氧基化反应的影响因素主要有如下几条:

①反应物结构及催化剂。在碱性条件下,活性氢化合物加成环氧乙烷的速度次序如下:醇基>酚基>羟基,即加合速度是随酸度的增加而降低的。作为碱性催化剂使用的有:金属钠、甲醇钠、乙醇钠、氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、乙酸钠等。当温度195~200℃时,前面5种催化剂有相同活性,但后3种则甚低。当温度降为135~140℃时,前面4种催化剂有相同活性,氢氧化钠活性稍低,而后3种就没有了活性。碱性催化剂的碱性越大,则效率越高。反应随催化剂浓度的增加而加快。

②温度对反应的影响。一般是温度升高,反应加快,但不呈直线关系。高温时加成速度比低温时更快。在195~200℃时金属钠、甲醇钠和苛性钾(钠)等的作用几乎一样。NaOH与KOH在高温时均反应比较完全,但易使色泽增深。

③反应压力的影响。环氧乙烷的压力直接与系统中环氧乙烷的浓度成正比,但在低压范围内(例如9.33~20kPa,表压)这种现象并不显著。

1.脂肪醇聚氧乙烯醚

制备脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)有下面3种方法。

①溴代烷与聚乙二醇单钠盐醚化。

②烷基对甲苯磺酸盐与聚乙二醇醚化。

这两种合成方法可得到均匀分布的醇醚产品。

③脂肪醇与环氧乙烷进行醚化。

脂肪醇聚氧乙烯醚最常用的制备方法是长链脂肪醇与环氧乙烷进行加成反应制得,反应如下:

脂肪醇聚氧乙烯醚的合成可认为是由如下两个反应阶段完成:

这两个阶段具有不同的反应速率。第1阶段反应速率略慢,当形成以分子环氧乙烷加成物(C12H25OCH2CH2OH)后,反应速率迅速增加。

制造此类产品用的长链脂肪醇有椰子油还原醇(主要成分为C12醇)、月桂醇、十六醇、油醇及鲸蜡醇等。

在进行脂肪醇氧乙基化时,伯醇的反应速度大于仲醇,温度通常控制为130—180℃,压力为O.2加.5MPa,催化剂采用氢氧化钾、氢氧化钠或是甲醇钠。最终产品实际上是包括未氧乙基化的原料醇在内的,不同聚合度的聚氧乙烯醚的混合物。商品AE0标明聚合度n=8,但事实上是n=0~20的混合物。AE0的应用性能在很大程度上取决于聚氧乙烯醚聚合度n的分布情况。由于醇与环氧乙烷的加成反应得到的醇醚是加成数不同的混合物,其分布情况与反应条件有关,而影响最大的是催化剂。通常使用碱性催化剂如甲醇钠,得出的相对分子质量分布为宽分布,而使用酸性催化剂如三氟化硼等,得到的为窄分布。

2.烷基酚聚氯乙烯醚

烷基酚聚氧乙烯醚是非离子表面活性剂早期开发的品种之一,其结构通式为:

式中,R为碳氢链烷基,一般为一C18H17或一C9H19,很少有12个碳原子以上的烷基取代基。苯酚也可以用其他酚如萘酚、甲苯酚等代替,但这些取代物很少用。

其中最重要的是壬基酚聚氧乙烯醚,商品牌号为乳化剂0P系列产品,其合成反应如下:

该反应分为两个阶段,第一阶段是壬基酚与等物质的量的环氧乙烷加成,直到壬基酚全部转化为其单一的加成物后,才开始第二阶段即环氧乙烷的聚合反应。反应过程如下:

壬基酚与4个分子环氧乙烷加成的产物不能溶于水;与6个、7个分子环氧乙烷加成的产物,在室温下即能完全溶于水;与8~12个分子环氧乙烷加成的产物具有良好的润湿、渗透和洗涤能力,乳化能力也较好,故应用广泛,可用作洗涤剂和渗透剂;与15个以上分子的环氧乙烷加成的产物没有渗透和洗涤能力,可用作特殊乳化分散剂。

苯酚的酸度较脂肪醇为高,生成单一加成物的速度快,所以在最终产品中不含有游离苯酚,聚氧乙烯醚聚合度的分布也窄。

来源:北京标准物质网www.biaowu.com


【关键词】脂肪醇聚氧乙烯醚 甲苯酚 北京标准物质网 

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