新型反应型表面活性剂的合成

第19卷　第2期2006年6月

聊城大学学报(自然科学版)

Journal of L iaocheng U niversity(N at.Sci.)

V o l.19N o.2

Jun.2006新型反应型表面活性剂的合成①

赫庆鹏1)　姚长滨2)　高太明1)　桑芝强1)

(1)聊城大学化学化工学院,山东聊城252059;2)菏泽学院化学系,山东菏泽274015)

摘　要　选用了几种普通的反应型表面活性剂,通过对其引入碳碳双键,合成得到新型反应型表面活性剂,并对其性能进行了详细研究.实验分析表明,在表面活性剂分子中加入双键和羰基,会使得由此制得的乳化剂的乳化力、起泡性与稳泡性等性能都有良好的改善.

关键词　反应型表面活型剂,碳碳双键,起泡性

中图分类号　O06204 文献标识码　A 文章编号　167226634(2006)022*******

0　引言

乳胶漆就属于涂料的一种.它是通过将乳化剂加入到水中形成乳液,然后在乳液中通过加入各种染料和助剂而形成的一种涂料.其中最关键的组分是对形成乳液有重要影响的表面活性剂.

表面活性剂是一类具有亲水2亲油结构的有机化合物,按其在水中是否离解而分为离子型与非离子型两大类.在今天的工业发其中非离子型表面活性剂的应用更为广泛,包括农药、医药、食品、化妆品等等行业都涉及到了它们的应用.[2]

本实验所选用的几种原材料均属于非离子型表面活性剂,其分子通式是:R(OCH2CH2)n OH,称为烷基醇聚氧乙烯[3].该类表面活性剂在日常生活中得到了广泛的应用,但是其性能还存在不足,有待进一步提高.本实验通过在烷基醇聚氧乙烯醚中加入丙烯酸反应引入羰基和双键来提高产品的性能,由于丙烯酸分子中含有的碳碳双键易发生加成与聚合反应,使所得新型反应型表面活性剂性能更优越.

1　实验部分

本实验选用了多种表面活性剂作为原料,因此需要通过分组合成来制备新型反应型表面活性剂2烷基醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯.

1.1　样品配方

共用成分:丙烯酸(化学纯);甲苯(分析纯);98%浓硫酸(分析纯);阻聚剂;饱和硫酸钠溶液

(1)制备样品1:烷基(C12-14)醇聚氧乙烯(9)醚;(2)制备样品2:烷基(C16-18)醇聚氧乙烯(15)醚;(3)制备样品3:烷基(C14-16)醇聚氧乙烯(25)醚;(4)制备样品4:A EO-9(C16-18,(OCH2CH2)15).

1.2　制备方法

(1)在三口烧瓶上安装油水分离器、温度计、冷凝管,加入表面活性剂与甲苯,保持电压在200V,回流2～3h,将原料中所含的水分除去.然后自然降温;(2)待反应物冷却到130℃左右再加入丙烯酸、浓硫酸及阻聚剂,加热并维持反应温度在200℃左右,反应回流4～5h,量取并记录此时所得水的体积;(3)用真空泵对反应物进行减压蒸馏,并将抽取的甲苯回收,称取剩余产品的质量;(4)用饱和硫酸钠溶液对产品进行洗涤后再加入无水硫酸钠得黄油状固体,即得产品.

①收稿日期:2005209212

2　产品性能的测定指标

2.1　C =C 含量的碘量法测定

由于表面活性剂分子中引入双键,就需要通过测定双键的含量来标识产品的好坏.一般双键含量的测

定是通过碘量法[1]来实现的.2.2　乳化性能的测定

将试样配成1%的合成物试样溶液,然后取4mL 加入到50mL 苯乙烯与50mL 水的混合液中,进行充分搅拌(至少5m in )后,放入100mL 量筒中静置,观察60m in 内油层和水层的分离情况.记录乳化层的高度,依此来判断乳化剂的乳化力.2.3　浊点的测定

秤取0.5g 样品于250mL 锥形瓶中,加入一定量的蒸馏水搅拌溶解后,加热至溶液完全成乳白色,然后在搅拌下缓慢冷却至溶液呈透明状,测定此时的温度即为合成物的浊点.2.4　起泡能力的测定

秤取1g 样品于25mL 蒸馏水中,同时剧烈震动使其起泡,测定泡沫长度,并记录泡沫完全消失所耗时间.

3　结果与讨论

3.1　出水量进行分析

首先对于实验所得样品的成分配比和出水量进行测定,见表1

表1　样品配方和出水量测定

分子式

原料质量

理论出水量实际出水量

1.C 12-14(OCH 2CH 2)9OH

2.CH 2=CH -COOH 211.0g

29.0g 6.67m l 3.2m l 1.C 16-18(OCH 2CH 2)15OH 2.CH 2=CH -COOH 211.5g 18.8g 4.32m l 1.3m l 1.C 14-16(OCH 2CH 2)25OH 2.CH 2=CH -COOH 216.6g 13.24g 3.01m l 0.7m l 1.C 12-14(OCH 2CH 2)15OH 2.CH 2=CH -COOH

215.0g 20.35g

4.63m l

2.0m l

注:1.烷基醇聚氧乙烯醚 2.丙烯酸(化学纯)

表2　产品转化率的测定结果

样品

V 0 m l V m l 转化百分率

1153.656.463.3%2139.140.071.2%3152.253.065.2B%4

152.9

54.9

64.1%

表3　样品乳液中乳化层的体积测定结果

样品1234乳化层体积52.2mL 58.5mL 62.0mL 55.2mL

从表中数据可以计算分析得出,当原料中表面活性剂与丙烯酸的摩尔比为1:1.1时,从油水分离器中所分离出的水的体积虽然比理论值小的多,但已经达到了实际实验的最高值,说明反应的程度较高.而具体的反应程度则从下面的性能测定中去分析.3.2　碘量法测定C =C 含量的结果分析

实验现象:样品中加入HC l 后即产生棕红色,四氯化碳因溶入碘而呈紫色,用N a 2S 2O 3溶液滴定至乳白色为止.空白试验现象与上述现象相同.C =C 产物的转化率计算公式是:X =[(V 0-V ) V 0]3100%,其中V 0是空白试验所耗N a 2S 2O 3的体积;V 是样品试验所耗N a 2S 2O 3的体积;X 为产品转化率.

碘量法测双键含量的实验结果表明的产品转化率见表2.

从上述数据分析可以看出来,所制备的烷基聚氧乙烯醚丙烯酸酯中,烷基碳链越长(如样品2),产品的转化百分率越高.若烷基碳链相同,则随着聚氧乙烯的数量增多(如样品1、3),其转化率相应增高,但增高趋势较缓.这是由于疏水基R 2对2OH 的反应活性仍有重要影响.由于CH 22CH 22O 和CH 22O 2CH 2相互交替,使电子密度从CH 2基向氧原子转移,CH 2基互相排斥,而氧原子吸引邻近的CH 2基,链越长其张力越强,导致转化率越高.但转化率均介于60%～70%之间.3.3　乳化性能的测定

对样品乳化层体积测定见表3实验得知,乳化层高度在10m in 内基本稳定,可见四种产品的乳化性能

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