聚氧乙烯型非离子表面活性剂的制备（工艺条件、设备）

Question

聚氧乙烯型非离子表面活性剂的制备（工艺条件、设备）

Answer 1

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-OH、-COOH、-NH2和-CONH2等基团中的氢原子.这些基团中的氢原子化学活泼性大,易与环氧乙烷或聚乙二醇发生反应,而生成聚氧乙烯型非离子表面活性剂.
　　1.长链脂肪醇聚氧乙烯醚
　　长链脂肪醇聚氧乙烯醚是用长链脂肪醇与环氧乙烷进行加成反应制得的,反应如下：
　　
　　实际上,此反应是环氧乙烷不断加成而进行的,首先加成上一个环氧乙烷分子,继而加成上第二个,第三个,……,当加成上l0～15个环氧乙烷分子后,则显现出最佳的去污洗涤能力.这类表面活性剂稳定性较高,生物降解性和水溶性均较好,并且有良好的润湿性能.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.
?2．烷基酚聚氧乙烯醚
?合成烷基酚聚氧乙烯醚所用的酚可以是苯酚、甲苯酚、萘酚等.虽然烷基酚在化学上与脂肪醇相差甚远,但两者的性质却相似.当选用壬基酚合成这种非离子表面活性剂时,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l5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.这种非离子表面活性剂的合成反应如下：
?
?烷基酚聚氧乙烯醚的化学稳定性高,即使在高温下也不易被强酸、强碱破坏,因此还可用于金属酸洗液中及强碱性洗涤剂中.烷基酚聚氧乙烯醚较脂肪醇聚氧乙烯醚难生物降解.
　　3．脂肪酸聚氧乙烯酯
　　在催化剂的存在下,脂肪酸与环氧乙烷起加成反应,生成脂肪酸聚氧乙烯酯,反应如下：
　　
　　另一种制法是以脂肪酸与聚乙二醇进行酯化反应制得,.反应如下：
　　?
?在此反应中,聚乙二醇有两个羟基,若无特殊催化控制,酯化所得的非离子酯总会有一定比例的双酯,此外通过酯交换亦形成双酯：
?
?这种表面活性剂与脂肪醇聚氧乙烯醚及烷基酚聚氧乙烯醚比较,渗透和洗涤能力都较差,主要用作乳化剂、分散剂、纤维油剂及染色助剂等.此产品易受酸、碱影响水解而形成原脂肪酸和聚乙二醇,所以在强酸溶液中洗涤能力消失,而在强碱溶液中其洗涤能力远不及由同样脂肪酸制成的肥皂,但用作家用洗衣粉的组分,其性能还是很好的.
?以橄榄油与聚乙二醇在碱催化下进行酯交换反应,可得到聚乙二醇油酸酯和油酸单甘油酯的混合物,反应过程如下：
?
　　这种混合物是具有特殊性能的油溶性乳化剂,具有广泛用途.
　　4．脂肪胺聚氧乙烯醚
?环氧乙烷与脂肪胺起加成反应,能生成两种反应产物,反应如下：
?
　　?和
　　?
?在后一个反应中,最终产物似乎是对称的,而实际上并非如此,得到的是许多同系物和异构体的混合物.
?这类非离子表面活性剂与其他非离子表面活性剂一样,当环氧乙烷的加成分子数目少时不溶于水而溶于油,但由于它具有有机胺的结构,故可溶于酸性水溶液中.所以,脂肪胺聚氧乙烯醚同时具有非离子和阳离子表面活性剂的一些特性,如耐酸不耐碱、具有杀菌性能等.当环氧乙烷的加成分子数目较多时,其非离子性能增大,在碱性溶液中不析出,即在碱性溶液中亦表现出良好的表面活性.由于非离子性增大,阳离子性相对减小,则表现出与阳离子表面活性剂有相容性,故可与之混合使用.?
?这类表面活性剂由于具有非离子和阳离子两者的性质,故常用作染色助剂,也常用于人造丝生产中以增强再生纤维丝的强度,还可保持喷丝孔的清洁,防止污垢沉积.
　　? 5．脂肪酰烷醇胺
?脂肪酰烷醇胺是由脂肪酸与烷醇胺进行缩合反应制得的,反应如下：
?
　　?及
　　?
?这类产物最早出现的是月桂酰二乙醇胺.月桂酰二乙醇胺本身并不溶于水,当它再与一分子乙二醇胺结合成下列复合物时,才具有良好的水溶性.这种复合物为无色蜡状物,在40～70℃时熔化,具有使水溶液变稠的特性,还有良好的起泡、稳泡、乳化、洗涤、防锈等性能.可用作医药、牙膏的乳化剂,玻璃纤维的洗涤去污剂,餐具洗涤剂,金属的防锈洗涤剂,以及干洗皂等.
?6．脂肪酰烷醇胺聚氧乙烯醚
?脂肪酰烷醇胺与环氧乙烷进行加成反应生成脂肪酰烷醇胺聚氧乙烯醚,反应如下：
? ?
　　? 或
　　?
　　? 及
　　?
?脂肪酰二乙醇胺聚氧乙烯醚的熔点随环氧乙烷的加成分子数目的增大而下降,当环氧乙烷的加成分子数目超过l0后,熔点又会升高.
?脂肪酰二乙醇胺聚氧乙烯醚易溶于水,具有与脂肪酰二乙醇胺相似的性能,广泛用于化妆品、洗涤剂、纺织工业等生产中.
?7．蓖麻油环氧乙烷加成物
?由于环氧乙烷既可在蓖麻油的羟基上加成,也可在酯键上加成,故蓖麻油环氧乙烷加成物为蓖麻油聚氧乙烯醚和蓖麻油聚氧乙烯酯的混合物,环氧乙烷的加成分子数目通常为40,也有54的.制备该产品的反应如下：?
?
?
　　或
　　
式中,a+b+c=40.
　　该产品为油状或糊状物,可溶于水,又可溶于油脂、矿物油、脂肪酸和多种有机溶剂中,耐酸、耐硬水和耐无机盐,遇强碱会引起水解,具有良好的乳化性能,可用作0-W型乳化剂.