聚乙二醇脂肪酸酯基表面活性劑的制備及性能研究.pdf

1、聚乙二醇脂肪酸酯基表面活性劑具有高乳化性、潤(rùn)濕性和增溶性等特點(diǎn),可以替代脂肪醇聚氧乙烯醚,廣泛用于日用化工、食品、農(nóng)藥、紡織、金屬加工等領(lǐng)域,是一種性能優(yōu)良的綠色非離子表面活性劑。由于油脂化學(xué)品具有天然性、資源可再生、易生物降解、環(huán)境適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)。所以,油脂精細(xì)化工產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與利用具有深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
　　 本文以菜籽油與甲醇醇解所得的脂肪酸甲酯為主要原料,通過(guò)酯交換反應(yīng)制備了聚乙二醇脂肪酸酯表面活性劑,探討了用于酯

2、交換反應(yīng)的新型固體超強(qiáng)酸催化劑的制備工藝、反應(yīng)條件對(duì)酯交換反應(yīng)的影響。之后,將所得聚乙二醇脂肪酸酯與馬來(lái)酸酐進(jìn)一步酯化得到聚乙二醇脂肪酸酯琥珀酸單酯,同樣對(duì)影響酯化反應(yīng)的因素進(jìn)行了考察。最后,以亞硫酸鈉為磺化劑制得陰離子表面活性劑聚乙二醇脂肪酸酯磺基琥珀酸單酯二鈉鹽,具體過(guò)程如下:
　　 采用沉淀-浸漬法制備了新型固體超強(qiáng)酸催化劑SO42-/ZrO2-凹凸棒,最佳制備條件為:以ZrO2摻雜的凹凸棒石(以50 mgZrO2/g凹凸

3、棒的比例)為基體,用2 mol/L硫酸水溶液浸漬4 h,120℃下干燥12 h,450℃焙燒4 h得新型固體超強(qiáng)酸催化劑SO42-/ZrO2-凹凸棒。
　　 采用XRD、SEM、FT-IR、DSC-FG對(duì)SO442-/ZrO2-凹凸棒催化劑的晶粒大小、組織形貌、酸性、熱穩(wěn)定性進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:ZrO2在凹凸棒的表面高度分散,催化劑SO4z/ZrO2-凹凸棒的晶?？傮w分布呈棒狀,平均粒徑為70 nm;以脂肪酸甲酯與聚乙二醇-4

4、00的酯交換反應(yīng)為模型考察了不同溫度焙燒的催化劑的活性,實(shí)驗(yàn)證實(shí),焙燒溫度為450℃的催化劑活性最高;與SO42-/凹凸棒相比較,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)ZrO2的加入提高了催化劑的酸性與穩(wěn)定性,催化劑具有超強(qiáng)酸的特征。
　　 對(duì)于脂肪酸甲酯和聚乙二醇-400的酯交換反應(yīng),本課題分別采用了三種不同的催化劑,研究了反應(yīng)條件對(duì)酯交換反應(yīng)的影響,優(yōu)化反應(yīng)條件為:
　　 a S2O82-/ZrO2-CeO2為催化劑:m(脂肪酸甲酯):m(聚乙二

5、醇-400)=2.8:1,催化劑用量(w)1.5％,反應(yīng)溫度130℃;反應(yīng)時(shí)間7.5 h,酯交換率約為91.56％。
　　 b固體堿K2CO3/AL2O3為催化劑:m(脂肪酸甲酯):m(聚乙二醇-400)=2.8:1,催化劑用量(w)2.5％,反應(yīng)溫度140℃,反應(yīng)時(shí)間6.5 h,酯交換率約為94.67％。
　　 c SO42-/ZrO2-凹凸棒為催化劑:m(脂肪酸甲酯):m(聚乙二醇-400)=2.8:1,催化劑用量(

6、w)2.0％,反應(yīng)溫度130℃,反應(yīng)時(shí)間6.5 h,酯交換率約為90.13％。
　　 產(chǎn)物經(jīng)提純后,紅外光譜分析結(jié)果符合目標(biāo)物的結(jié)構(gòu)特征,各項(xiàng)物化性能指標(biāo)如下:臨界膠束濃度為5.3×10-5mol/L,Y(CMC)為27.04 mN·m-1,潤(rùn)濕力為59 s,濁點(diǎn)水?dāng)?shù)為9.98 mL,乳化力為622s,運(yùn)動(dòng)粘度為0.63 mPa·S,pH為6.98(常溫下,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％的水溶液)。
　　 聚乙二醇脂肪酸酯琥珀酸單酯磺酸