專利名稱：一種月桂醇聚氧乙烯醚苯甲酸酯及其合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醇系非離子表面活性劑，更具體的說(shuō)是涉及一種月桂醇聚氧乙烯醚苯甲酸酯表面活性劑，屬于有機(jī)化學(xué)助劑技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著21世紀(jì)的到來(lái)，社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展及其所涉及的生態(tài)、環(huán)境、資源、經(jīng)濟(jì)等方面的問(wèn)題，越來(lái)越成為國(guó)際社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，被提到發(fā)展戰(zhàn)略的高度。更為嚴(yán)峻的是環(huán)境保護(hù)的要求，促使化工界把注意力集中到從本源上杜絕或減少?gòu)U棄物的產(chǎn)生，即原始污染的預(yù)防，而并非產(chǎn)生污染后的治理。當(dāng)今的許多化工產(chǎn)品及其生產(chǎn)過(guò)程，多以上個(gè)世紀(jì)50年代的技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的，它們?cè)趯?duì)人類的衣食住行和醫(yī)療保健等方面作出貢獻(xiàn)的同時(shí)，又對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生了諸多的不良影響。這對(duì)科學(xué)技術(shù)必然提出新的要求，對(duì)化學(xué)、尤其是對(duì)合成化學(xué)更是提出了挑戰(zhàn)，同時(shí)也提供了學(xué)科發(fā)展的機(jī)會(huì)。近年來(lái)，綠色化學(xué)、環(huán)境溫和化學(xué)、潔凈技術(shù)、環(huán)境友好過(guò)程等已成為熱門話題，環(huán)境、經(jīng)濟(jì)性正成為技術(shù)創(chuàng)新的主要推動(dòng)力。
表面活性劑工業(yè)是上個(gè)世紀(jì)30年代發(fā)展起來(lái)的一門化工工業(yè)，隨著石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，表面活性劑的產(chǎn)量迅速增長(zhǎng)，現(xiàn)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)之一。目前，國(guó)外已有的表面活性劑品種達(dá)5000多個(gè)，商品牌號(hào)也達(dá)百種以上，總產(chǎn)量已超過(guò)千萬(wàn)噸。其中非離子表面活性劑的增長(zhǎng)率為1％/，而醇系非離子表面活性劑的增長(zhǎng)率達(dá)5％以上。
我國(guó)表面活性劑工業(yè)目前正處于發(fā)展階段，科研、生產(chǎn)、應(yīng)用、開(kāi)發(fā)均受到有關(guān)部門的重視。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和石油工業(yè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)表面活性劑的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸拓寬，表面活性劑在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位也日漸提升，醇系非離子表面活性劑的開(kāi)發(fā)應(yīng)用更為重要。國(guó)內(nèi)高麗新等人曾報(bào)道過(guò)，以CCl4為溶劑合成一種表面活性劑——月桂醇聚氧乙烯醚磷酸酯(發(fā)表于2000年第5期第30卷日用化學(xué)工業(yè)雜志第63-66頁(yè))。該反應(yīng)是在有機(jī)溶劑CCl4中進(jìn)行的，反應(yīng)過(guò)程中不僅會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)危害，同時(shí)還浪費(fèi)了資源和能源等。因常規(guī)的有機(jī)反應(yīng)溶劑用量一般為原料用量的50-100倍，而無(wú)任何溶劑因避免了大量毒害性和揮發(fā)性有機(jī)化合物的使用，不僅減少了污染，簡(jiǎn)化了反應(yīng)操作和后處理過(guò)程，縮短了反應(yīng)時(shí)間，降低了生產(chǎn)成本，而且是具有收率高，選擇性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，故此類有機(jī)反應(yīng)已成為實(shí)現(xiàn)“綠色化學(xué)”的一個(gè)重要途徑。
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提出在無(wú)溶劑條件下合成一種基本無(wú)毒，無(wú)污染的醇系非離子表面活性劑—月桂醇聚氧乙烯醚苯甲酸酯新產(chǎn)品的無(wú)溶劑合成新技術(shù)。該種表面活性劑不僅在工業(yè)上應(yīng)用具有潛在的廣闊前景，而且在合成方法學(xué)上也有所創(chuàng)新。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
月桂醇聚氧乙烯醚苯甲酸酯是一種無(wú)毒、無(wú)污染的醇系非離子表面活性劑，其分子結(jié)構(gòu)為 或?qū)懗蔀?
親油基親水基 弱親水基親油基一般的非離子表面活性劑分子具有不對(duì)稱的兩親結(jié)構(gòu)，即分子的一頭親油，一頭親水。而月桂醇聚氧乙烯醚苯甲酸酯，兩頭親油，中間親水，而且分子中的親水基團(tuán)是聚氧乙烯醚鏈，即(OCH2CH2)nOH。鏈中的氧原子和羥基都具有與水分子生成氫鍵的能力，使化合物具有一些特殊的性質(zhì)，是一種特殊的醇系非離子表面活性劑。
此產(chǎn)品酸值mgKOH/g≤10，、酯含量(％)≥95、折光指數(shù)(20℃)1.471-1.477。
月桂醇聚氧乙烯醚苯甲酸酯合成方法的步驟如下首先將一定量的月桂醇聚氧乙烯醚投入到一個(gè)加熱容器中，加熱升溫至55-60℃時(shí)，停止加熱；然后按原料配比將一定量的苯甲酰氯緩慢滴加到已盛有月桂醇聚氧乙烯醚的加熱容器內(nèi)，邊加邊攪拌，滴加完畢后，繼續(xù)加熱升溫至85-90℃，酯化反應(yīng)3-4小時(shí)；停止反應(yīng)，冷卻到室溫，靜置；向盛有反應(yīng)產(chǎn)物的容器內(nèi)加入5％的碳酸鈉溶液進(jìn)行第一次洗滌，靜置；再加入5％的碳酸鈉溶液進(jìn)行第二次洗滌，靜置；將反應(yīng)產(chǎn)物置于干燥器中干燥，經(jīng)檢測(cè)分析最后對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行表征。
本發(fā)明是以月桂醇聚氧乙烯醚為原料，在無(wú)溶劑條件下與苯甲酰氯進(jìn)行取代反應(yīng)。反應(yīng)本身是一個(gè)酯化反應(yīng)，且是一個(gè)可逆反應(yīng)。為使反應(yīng)進(jìn)行到底，提高反應(yīng)收率，原料配比至關(guān)重要，如果采用苯甲酰氯過(guò)量，以使反應(yīng)朝正方向進(jìn)行，但問(wèn)題是苯甲酰氯易升華分解
生成的苯甲酸由于微溶于水。如果苯甲酰氯過(guò)量多，對(duì)產(chǎn)品的后處理帶來(lái)很多困難。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，以月桂醇聚氧乙烯醚與苯甲酰氯的摩爾比為1∶1.05～1.20為宜。生成少量的苯甲酸在反應(yīng)體系中當(dāng)溫度升高至100℃時(shí)，可升華到真空管壁上結(jié)晶析出除去，反應(yīng)生成的HCL由鹽酸吸收器吸收，故反應(yīng)過(guò)程不產(chǎn)生污染物。
月桂醇聚氧乙烯醚與苯甲酰氯在常溫下即可反應(yīng)，且產(chǎn)品幾乎無(wú)色。但常溫下需要反應(yīng)24小時(shí)以上，且轉(zhuǎn)化率僅在80％以下。為了提高反應(yīng)速度，縮短反應(yīng)時(shí)間，我們采用常壓下加熱的方法以期縮短反應(yīng)時(shí)間，并能達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率。試驗(yàn)證明采用常壓下85～90℃下反應(yīng)3～4小時(shí)，收率可達(dá)95％。
本發(fā)明所述的加熱容器可為裝有攪拌器、溫度計(jì)、冷凝管的四口燒瓶或圓底帶口燒瓶，加熱方式可為油浴或電加熱或其它加熱方式。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和性能(1)具有卓越的溶油性，能與原油、柴油、煤油、機(jī)油、潤(rùn)滑油、植物油等任意比例混溶；(2)能與多種有機(jī)溶劑混溶；(3)無(wú)泡、兼有抑泡、消泡性能；(4)可與陰離子、陽(yáng)離子、非離子、兩性離子表面活性劑相溶、相配，且能協(xié)同增效；(5)具有分散、潤(rùn)濕、滲透、增溶、抗靜電性能，在酸堿性溶液中穩(wěn)定；(6)溫和、安全、無(wú)刺激，對(duì)皮膚、衣物、機(jī)器及各種金屬表面具有保護(hù)作用。


圖1為本發(fā)明的工藝流程方框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
如圖1所示，首先將一定量的月桂醇聚氧乙烯醚投入到圓底燒瓶中，再將圓底燒瓶置于油浴加熱器中，加熱升溫使燒瓶?jī)?nèi)溫度上升至55～60℃時(shí)，停止加熱，然后按配比將一定量的苯甲酰氯緩慢滴加到圓底燒瓶中，邊加邊攪拌，滴加完畢后，燒瓶中溫度上升2～3℃，隨后繼續(xù)加熱將燒瓶?jī)?nèi)溫度升至85～90℃，酯化反應(yīng)3-4小時(shí)，停止反應(yīng)，冷卻至室溫，靜置，加入5％的碳酸鈉溶液洗滌兩次，靜置后將反應(yīng)產(chǎn)物置于干燥器中干燥，經(jīng)檢測(cè)分析得最終產(chǎn)品。
實(shí)施例1將計(jì)量后的1mmol月桂醇聚氧乙烯醚(n＝9)投入到50ml圓底燒瓶中，再將燒瓶置于油浴加熱器中加熱，計(jì)量好的1.00mmol苯甲酰氯加入到恒壓滴液漏斗中，當(dāng)燒瓶?jī)?nèi)溫度升至55～60℃后，停止加熱，開(kāi)啟攪拌器，同時(shí)緩慢滴加苯甲酰氯；滴加完畢后，將加熱溫度升至85～90℃，反應(yīng)3-4小時(shí)，停止攪拌，靜置。
實(shí)施例2將計(jì)量后的1mmol月桂醇聚氧乙烯醚(n＝9)投入到50ml圓底燒瓶中，再將燒瓶置于油浴加熱器中加熱，計(jì)量好的1.05mmol苯甲酰氯加入到恒壓滴液漏斗中，當(dāng)燒瓶?jī)?nèi)溫度升至55～60℃后，停止加熱，開(kāi)啟攪拌器，同時(shí)緩慢滴加苯甲酰氯；滴加完畢后，將加熱溫度升至85～90℃，反應(yīng)3-4小時(shí)，停止攪拌，靜置。
實(shí)施例3
將計(jì)量后的1mmol月桂醇聚氧乙烯醚(n＝9)投入到50ml圓底燒瓶中，再將燒瓶置于油浴加熱器中加熱，計(jì)量好的1.20mmol苯甲酰氯加入到恒壓滴液漏斗中，當(dāng)燒瓶?jī)?nèi)溫度升至55～60℃后，停止加熱，開(kāi)啟攪拌器同時(shí)緩慢滴加苯甲酰氯；滴加完畢后，將加熱溫度升至85～90℃，反應(yīng)3-4小時(shí)，停止攪拌，靜置。
實(shí)施例4將計(jì)量后的1mmol月桂醇聚氧乙烯醚(n＝9)投入到50ml圓底燒瓶中，再將燒瓶置于油浴加熱器中加熱，計(jì)量好的1.30mmal苯甲酰氯加入到恒壓滴液漏斗中，當(dāng)燒瓶?jī)?nèi)溫度升至55～60℃后，停止加熱，開(kāi)啟攪拌器同時(shí)緩慢滴加苯甲酸氯；滴加完畢后，將加熱溫度升至85～90℃，反應(yīng)3-4小時(shí)，停止攪拌，靜置。
上述實(shí)施例1-4反應(yīng)結(jié)束后，使用折光儀測(cè)定反應(yīng)產(chǎn)物的折光率，根據(jù)折光率判斷酯化反應(yīng)程度是否良好；試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)原料比的配方在1∶1.05～1∶1.20范圍內(nèi)，折光率為1.4730左右，符合要求后，反應(yīng)產(chǎn)物需要用5％的碳酸鈉溶液洗滌兩次，靜置、干燥、測(cè)得產(chǎn)品的酸值為1.043mgKOH/g左右，酸值在10mgKOH/g以下，則該反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率在95％以上，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
所得產(chǎn)品的考核指標(biāo)如下外觀淡黃色透明液體色澤≤180酸值(mgKOH/g)≤10酯含量(％)≥95折光指數(shù)(20℃)1.471～1.477
所得產(chǎn)品的核磁數(shù)據(jù)如下1H NMR(400MHz，CDCl3)，δ＝8.07-7.42(m，5H，Ph-H)，4.91-4.47(m，2H)，3.85-3.43(m，36H)，1.76(s，2H)，1.59-1.55(m，2H)，1.25(s，16H)，0.90-0.86(m，3H).紅外分析如下IR(υ/cm-1)2924，2855，1720，1453，1275，1111，950，714.從核磁共振數(shù)據(jù)可以看出化學(xué)位移在4.91-4.47ppm有兩個(gè)氫，是PhCOOCH2-，的亞甲基上的氫，說(shuō)明月桂醇聚氧乙烯醚與苯甲酰氯發(fā)生反應(yīng)。另外從紅外數(shù)據(jù)上也可以說(shuō)明這一點(diǎn)，在1275cm-1有很強(qiáng)的吸收峰，說(shuō)明酯基的存在，從其他吸收峰也可以說(shuō)明這一點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種月桂醇聚氧乙烯醚苯甲酸酯，其特征在于分子結(jié)構(gòu)為 或?qū)懗蔀?酸值為1.043mgKOH/g左右，折光率為1.4730左右，酯含量(％)≥95。
2.一種月桂醇聚氧乙烯醚苯甲酸酯的合成方法，其特征在于首先將一定量的月桂醇聚氧乙烯醚投入到一個(gè)加熱溶器中加熱升溫至55～60℃時(shí)，停止加熱；然后按原料配比將一定量的苯甲酰氯緩慢滴加到已盛有月桂醇聚氧乙烯醚的加熱容器內(nèi)，邊加邊攪拌，滴加完畢后，繼續(xù)加熱升溫至85～90℃，酯化反應(yīng)3-4小時(shí)；停止反應(yīng)、冷卻至室溫，靜置；向盛有反應(yīng)產(chǎn)物的溶器內(nèi)加入5％的碳酸鈉溶液進(jìn)行第一次洗滌，靜置；再加入5％的碳酸鈉溶液進(jìn)行第二次洗滌，靜置，將反應(yīng)產(chǎn)物置于干燥器中干燥，經(jīng)檢測(cè)分析最后對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行表征。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種月桂醇聚氧乙烯醚苯甲酸酯的合成方法，其特征在于所述的月桂醇聚氧乙烯醚與苯甲酰氯的原料配比為1∶1.05～1.20。
4.根據(jù)權(quán)利要求2、3所述的一種月桂醇聚氧乙烯醚苯甲酸酯的合成方法，其特征在于所述的加熱溶器可為裝有攪拌器、溫度計(jì)、冷凝管的四口燒瓶或圓底帶口燒瓶，加熱方式可為油浴或電加熱或其它方式加熱。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種月桂醇聚氧乙烯醚苯甲酸酯及其合成方法，是利用月桂醇聚氧乙烯，在無(wú)溶劑條件下與苯甲酰氯進(jìn)行酯化反應(yīng)，工藝條件為原料配比為1∶1.05～1.20，反應(yīng)溫度85～90℃，反應(yīng)時(shí)間3－4小時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物用5％的碳酸鈉溶液水洗兩次，干燥，經(jīng)檢測(cè)分析得月桂醇聚氧乙烯醚苯甲酸酯產(chǎn)品。本發(fā)明采用的月桂醇聚氧乙烯醚屬工業(yè)上常用的有機(jī)原料，儲(chǔ)量豐富，所得的月桂醇聚氧乙烯醚苯甲酸酯是醇系非離子表面活性劑，該產(chǎn)品具有特殊的去油污能力和優(yōu)越的潤(rùn)濕性，可與陰離子、陽(yáng)離子表面活性劑的兼溶性，使其具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C07C67/00GK1896046SQ200610086679
公開(kāi)日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2006年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
發(fā)明者竇建民, 黃現(xiàn)強(qiáng), 殷立泉 申請(qǐng)人:聊城大學(xué)