專利名稱：植物纖維表面活性劑和復配的表面活性劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于植物纖維應用領域，具體涉及一種植物纖維表面活性劑，以及由該植物纖維表面活性劑制備得到的復配表面活性劑。
背景技術：
21世紀，環(huán)保問題廣泛為人們所關注。植物纖維是自然界中最豐富的天然可再生高分子材料，其年生長總量高達上千億噸，遠遠超過了地球上現(xiàn)存石油總儲量。在石油資源日漸缺乏的今天，充分使用植物纖維資源，發(fā)揮這種獨特資源的功能和特性，拓寬它的應用領域，是當今業(yè)界的研究熱點之一。這其中，植物纖維表面活性劑的制備及復配，是開發(fā)和使用植物纖維資源的有效途徑。
表面活性劑是一類重要的有機化合物，其結構含親水基和憎水基，其應用領域遍及化工、輕工、石油、食品加工、醫(yī)藥、農業(yè)、紡織印染和機械加工等眾多領域。目前，小分子表面活性劑價格貴，并且一般非生物降解，使用后影響土壤和水體系。近年來，高分子表面活性劑引起了廣泛的重視。高分子表面活性劑是指相對分子量在數(shù)千以上，具有表面活性功能的高分子化合物。與小分子表面活性劑相比，高分子表面活性劑降低表面張力的能力一般不突出，但增稠性、分散性、絮凝性等明顯優(yōu)于小分子表面活性劑。

發(fā)明內容
為了克服小分子表面活性劑價格昂貴、難以降解的缺陷，本發(fā)明的首要目的在于提供一種植物纖維表面活性劑的制備方法。本發(fā)明的另一目的在于提供由上述方法制備的植物纖維表面活性劑，該植物纖維表面活性劑是水溶性的高分子表面活性劑，原料來源豐富，且是天然的，能有效克服小分子表面活性劑價格昂貴、難以降解的缺陷。為了克服單純采用小分子表面活性劑價格昂貴、難以降解、表面張力較大、增稠效果不好等缺陷，本發(fā)明的再一目的在于提供由上述的植物纖維表面活性劑制備得到的復配表面活性劑。本發(fā)明的第四個目的在于提供由上述的復配表面活性劑的用途。本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn)一種植物纖維表面活性劑的制備方法，包括以下步驟取植物纖維，用有機溶劑浸泡10_36h ;然后滴加硫酸酯化劑，室溫下攪拌反應
O.5^5. 0h，然后將反應體系的pH值調節(jié)至中性，過濾后將濾渣干燥，得到植物纖維表面活性劑。所述的植物纖維與硫酸酯化劑的用量之比為Ig: (I. 2-1. 8)ml。所述的植物纖維為甘蔗渣、玉米桿、竹粉、松木粉、麻、棉或高粱桿中的一種；所述的植物纖維，使用前干燥，然后粉碎至6(Γ150目。
所述的有機溶劑為石油醚、甲苯、二甲苯或己烷中的一種。所述的硫酸酯化劑為濃硫酸、發(fā)煙硫酸、三氧化硫或氯磺酸中的一種；所述濃硫酸的質量濃度為98% ;所述發(fā)煙硫酸以SO3的質量分數(shù)計算，為20酸(20酸為在硫酸中，三氧化硫含量是20% ； )、25酸(25酸為在硫酸中，三氧化硫含量是25%);或30酸(30酸為在硫酸中，三氧化硫含量是30% ；)。所述的硫酸酯化劑在使用前要用溶劑稀釋；稀釋時，硫酸酯化劑與溶劑的體積比為 I: (O. 8-1. 3)；所述的溶劑為石油醚、甲苯、二甲苯或己烷中的一種以上。所述的將反應體系的pH值調節(jié)至中性是用堿溶液調節(jié)；所述的堿溶液為NaOH、KOH、NaHCO3、K2CO3 或 Na2CO3 溶液。
所述的滴加是在l(T60min內完成；所述干燥是在105°C下干燥I. 0^3. Oh。由上述方法制備得到的植物纖維表面活性劑，在其質量濃度為O. 05飛.00%時，表面張力為40. 0 65· OmN/m。一種復配表面活性劑，是由上述的植物纖維表面活性劑與小分子表面活性劑復配后得到的；優(yōu)選地，所述的復配表面活性劑中含有O. 05飛.00%的植物纖維表面活性劑和
O.05飛.00%的小分子表面活性劑，余量為水；所述的濃度為質量濃度。所述的小分子表面活性劑為十二烷基硫酸鈉(SDS)、十二烷基苯磺酸鈉(LDS)、吐溫或司班；上述吐溫表面活性劑為吐溫20、吐溫40或吐溫60等中的一種。上述的復配表面活性劑，當含有O. 05飛.00%的植物纖維表面活性劑和
O.05飛.00%的小分子表面活性劑時，表面張力為25. (Γ30. OmN/m，具有降低表面張力效果；旋轉粘度為2. (Γ10. OmPa · s，有增稠效果；所述的濃度為質量濃度。上述的復配表面活性劑可應用于石油采收和日用化工等領域。本發(fā)明的原理是植物纖維不溶于水，無表面活性。單純的小分子表面活性劑成本高、不可降解，且原料為石化產品、污染水源和土壤等。本發(fā)明將植物纖維硫酸酯化處理，可以得到水溶性高分子表面活性劑；將其與小分子表面活性劑復配，可以得到有協(xié)同效應的具有較低的表面張力的復配表面活性劑。該復配表面活性劑不僅有增稠、分散、保護膠體等性能，還具有可生物降解、使用安全和儲量豐富等優(yōu)點。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點及效果I、本發(fā)明利用天然高分子(植物纖維)的化學反應制取高分子表面活性劑，是一種較為簡便的方法，主要優(yōu)點是所采用的天然高分子(植物纖維)是現(xiàn)成的、價廉易得的環(huán)境友好材料。2、本發(fā)明的復配表面活性劑有協(xié)同效應，表面張力可在30. 0mN/m以下；并具有增稠效果，旋轉粘度在2. (Γ10. OmPa · s，使其在提高石油采收率和日用化工方面有應用潛力。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。以下實施例中，表面活性劑的表面張力和旋轉粘度的測試方法如下表面張力將表面活性劑溶解于水中，配成不同質量濃度的樣品，在BZY-I表面張力儀上在25 °C測定表面張力。旋轉粘度將表面活性劑溶解于水中，配成不同質量濃度的樣品，在NDJ-IA旋轉粘度儀上在25 °C測定旋轉粘度。實施例I一種植物纖維表面活性劑，由以下步驟制備得到把130.(^的甘蔗渣于1051干燥211后粉碎至80目，加入200ml石油醚，放置過夜，然后滴加400ml稀釋的硫酸酯化劑(200ml己烷與200ml的98%濃硫酸混合)，滴加在30min內完成，室溫下攪拌反應2. Oh后，調節(jié)反應體系的pH值至中性，過濾，濾渣于105°C干燥I. 5h，得到植物纖維表面活性劑513. Og,即蔗渣硫酸酯。將所得蔗渣硫酸酯配成水溶液，質量濃度為I. 00%時表面張力為54. 8mN/m ;質量 濃度為O. 50%時表面張力為53. 3mN/m，旋轉粘度為2. OmPa · S。復配表面活性劑由以下步驟制備得到將上述的蔗渣硫酸酯與十二烷基硫酸鈉(SDS)、水混合，攪拌均勻后得到復配表面活性劑。當復配表面活性劑中，蔗渣硫酸酯的質量濃度為O. 12%，SDS的質量濃度為O. 12%時，表面張力為29. 7mN/m，旋轉粘度為8. OmPa · S。將上述的蔗渣硫酸酯與十二烷基苯磺酸鈉(LDS)、水混合，攪拌均勻后得到復配表面活性劑。當復配表面活性劑中，蔗渣硫酸酯的質量濃度為O. 12%，十二烷基苯磺酸鈉(LDS)的質量濃度為O. 12%時，表面張力27. 5mN/m，旋轉粘度為5. OmPa · S。實施例2一種植物纖維表面活性劑，由以下步驟制備得到把26. O克松木粉在105°C干燥2h，然后粉碎至100目，加入40. Oml甲苯，放置過夜；將30. Oml發(fā)煙硫酸(SO3的質量含量為20%)用40ml甲苯稀釋后滴加到松木粉混合物中，滴加在60min內完成，室溫下攪拌反應I. Oh后，調節(jié)反應體系的pH值至中性，過濾，105°C干燥2. 0h，得到植物纖維表面活性劑80. Og,即松木硫酸酯。所得松木硫酸酯的水溶液質量濃度為I. 00%時，表面張力為47. 8mN/m ;質量濃度為O. 50%時，表面張力為46. 9mN/m，旋轉粘度為2. 5mPa · S。復配表面活性劑由以下步驟制備得到將上述的松木粉硫酸酯與十二烷基硫酸鈉(SDS)、水混合，攪拌均勻后得到復配表面活性劑。當復配表面活性劑中，松木粉硫酸酯的質量濃度為O. 12%，SDS的質量濃度為
O.12%時，表面張力為28. 8mN/m，旋轉粘度為4. 5mPa · S。將上述的松木粉硫酸酯與吐溫60、水混合，攪拌均勻后得到復配表面活性劑。當復配表面活性劑中，松木粉硫酸酯的質量濃度為O. 12%，吐溫60的質量濃度為O. 12%時，表面張力28. 2mN/m，旋轉粘度為8. OmPa · S。實施例3一種植物纖維表面活性劑，由以下步驟制備得到把260. O克的棉于105°C干燥2h，然后粉碎到150目，加入400ml己烷，浸泡過夜；將800ml稀釋的硫酸酯化劑(由200石油醚、200ml己烷和400ml質量濃度為98%的濃硫酸混合得到)滴加到上述混合物中，滴加在IOmin內完成，室溫下攪拌反應3. 5h后，調節(jié)反應體系的PH值至中性，過濾，105°C干燥I. 5h，得到植物纖維表面活性劑836. 7g，即棉硫酸酯。
所得棉硫酸酯的水溶液質量濃度為3. 23%時，表面張力時為55. OmN/m ;質量濃度為I. 62%時表面張力為57. OmN/m，旋轉粘度為2. 5mPa · S。一種復配表面活性劑，由以下步驟制備得到將上述的棉硫酸酯與十二烷基硫酸鈉(SDS)、水混合，攪拌均勻后得到復配表面活性劑。當復配表面活性劑中，棉硫酸酯的質量濃度為O. 12%，SDS的質量濃度為O. 12%時，表面張力為27. 4mN/m，旋轉粘度為6. OmPa · S。實施例4一種植物纖維表面活性劑，由以下步驟制備得到把780.(^的竹粉于1051干燥211，然后粉碎至80目，加入IOOOml 二甲苯，浸泡過夜，將1200ml SO3用IOOOml石油醚稀釋后滴加到混合物中，滴加在20min內完成，然后室溫下攪拌反應4. Oh，調節(jié)反應體系的pH值至中性，過濾，105°C干燥2. 5h得到植物纖維表面 活性劑2949. Og,即竹硫酸酯。所得竹硫酸酯的水溶液質量濃度為3. 23%時，表面張力為59. 2mN/m ;質量濃度為I. 62%時表面張力為61. 2mN/m，旋轉粘度為2. OmPa · S。復配表面活性劑由以下步驟制備得到將上述的竹硫酸酯與十二烷基硫酸鈉(SDS)、水混合，攪拌均勻后得到復配表面活性劑。當復配表面活性劑中，竹硫酸酯的質量濃度為O. 12%，SDS的質量濃度為O. 12%時，表面張力為29. 8mN/m，旋轉粘度為6. OmPa · S。將上述的竹硫酸酯與十二烷基苯磺酸鈉(LDS)、水混合，攪拌均勻后得到復配表面活性劑。當復配表面活性劑中，竹硫酸酯的質量濃度為O. 12%，十二烷基苯磺酸鈉(LDS)的質量濃度為O. 12%時，表面張力28. 4mN/m，旋轉粘度為4. OmPa · S。對比例一種植物纖維表面活性劑，由以下步驟制備得到把13. Og甘蔗渣加入20. Oml己烷中，浸泡過夜，過濾干燥，得到未硫酸酯化蔗渣13. O克。所得到的未硫酸酯化蔗渣的分散到水中，當蔗渣的質量含量為I. 00%時表面張力為72. 5mN/m，質量含量為O. 50%時表面張力為72. 5mN/m，旋轉粘度為O. 5mPa · S。而十二烷基硫酸鈉(SDS)質量濃度為I. 00%時，其表面張力為33. 4mN/m,旋轉粘度為 2. 5mPa · s ；十二烷基苯磺酸鈉(LDS)質量濃度為I. 00%時，其表面張力為30. 2mN/m,旋轉粘度為 2. OmPa · S。復配體系，由以下步驟制備得到將所得的未硫酸酯化蔗渣與十二烷基硫酸鈉(SDS)和水復配得到復配表面活性齊U。當復配表面活性劑中，未硫酸酯化蔗渣的質量濃度為O. 25%，SDS的質量濃度為O. 25%時，表面張力為33. 4mN/m，旋轉粘度為I. OmPa · s ；將所得的未硫酸酯化蔗渣與十二烷基苯磺酸鈉(LDS)和水復配得到復配表面活性齊U。當復配表面活性劑中，未硫酸酯化蔗渣的質量濃度為O. 25%，十二烷基苯磺酸鈉(LDS)的質量濃度為O. 25%時，表面張力30. 6mN/m，旋轉粘度為I. 5mPa · S。通過實施例與對比例的對比可以看出當植物纖維未形成硫酸酯時(即對比例)，不具有表面活性，若將這樣的植物纖維(即未形成硫酸酯的植物纖維)與小分子表面活性劑復配，協(xié)調效應不明顯，達不到降低表面張力和增稠的效果。本發(fā)明將硫酸酯化的植物纖維與小分子表面活性劑復配，能得到表面張力低的、增稠效果好的復配表面活性劑。
上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種植物纖維表面活性劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟 取植物纖維，用有機溶劑浸泡10-36h ;然后滴加硫酸酯化劑，室溫下攪拌反應0.5^5. 0h，然后將反應體系的pH值調節(jié)至中性，過濾后將濾渣干燥，得到植物纖維表面活性劑； 所述的植物纖維與硫酸酯化劑的用量之比為Ig: (I. 2-1. 8)ml。
2.根據(jù)權利要求I所述的植物纖維表面活性劑的制備方法，其特征在于 所述的植物纖維為甘蔗渣、玉米桿、竹粉、松木粉、麻、棉或高粱桿中的一種； 所述的植物纖維，使用前干燥，然后粉碎至6(T150目。
3.根據(jù)權利要求I所述的植物纖維表面活性劑的制備方法，其特征在于 所述的有機溶劑為石油醚、甲苯、二甲苯或己烷中的一種； 所述的硫酸酯化劑為濃硫酸、發(fā)煙硫酸、三氧化硫或氯磺酸中的一種。
4.根據(jù)權利要求I所述的植物纖維表面活性劑的制備方法，其特征在于 所述的硫酸酯化劑在使用前要用溶劑稀釋；稀釋時，硫酸酯化劑與溶劑的體積比為I: (0. 8-1. 3)； 所述的溶劑為石油醚、甲苯、二甲苯或己烷中的一種以上； 所述的滴加是在l(T60min內完成。
5.一種植物纖維表面活性劑，其特征在于是由權利要求1-4所述的方法制備得到的； 所述的植物纖維表面活性劑，當質量濃度為0. 05飛.00%時，表面張力為40. (T65. OmN/m0
6.一種復配表面活性劑，其特征在于是由權利要求5所述的植物纖維表面活性劑與小分子表面活性劑復配后得到的； 所述的小分子表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、吐溫或司班。
7.根據(jù)權利要求6所述的復配表面活性劑，其特征在于所述的復配表面活性劑中含有0. 05飛.00%的植物纖維表面活性劑和0. 05飛.00%的小分子表面活性劑；所述的濃度為質星濃度。
8.根據(jù)權利要求6所述的復配表面活性劑，其特征在于所述的復配表面活性劑中含有0. 05 5. 00%的植物纖維表面活性劑和0. 05 5. 00%的小分子表面活性劑，余量為水；所述的濃度為質量濃度。
9.根據(jù)權利要求6所述的復配表面活性劑，其特征在于所述的復配表面活性劑，當含有0. 05飛.00%的植物纖維表面活性劑和0. 05飛.00%的小分子表面活性劑時，表面張力為25. 0 30. OmN/m，旋轉粘度為2. (TlO. OmPa s ;所述的濃度為質量濃度。
10.權利要求6-9任一項所述的復配表面活性劑在石油采收和日用化工領域中的應用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種植物纖維表面活性劑和復配的表面活性劑，該植物纖維表面活性劑是將植物纖維硫酸酯化后得到的；而該復配表面活性劑，是由植物纖維表面活性劑與小分子表面活性劑復配后得到的；所述的小分子表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、吐溫或司班。本發(fā)明利用天然高分子(植物纖維)的化學反應制取高分子表面活性劑，是一種較為簡便的方法，主要優(yōu)點是所采用的天然高分子(植物纖維)是現(xiàn)成的、價廉易得的環(huán)境友好材料。另外，本發(fā)明的復配表面活性劑有協(xié)同效應，表面張力可在30.0mN/m以下；并具有增稠效果，旋轉粘度在2.0~10.0mPa·s，使其在提高石油采收率和日用化工方面有應用潛力。
文檔編號C09K8/584GK102850554SQ20121031600
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權日2012年8月30日
發(fā)明者王東山, 黃勇 申請人:中科院廣州化學有限公司