專利名稱：一種松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型綠色表面活性劑及其制備方法，尤其涉及一種松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
表面活性劑是一種兩親分子，即在分子中同時含有親水基和親油基。由于它們的存在使得物質(zhì)的界面性質(zhì)發(fā)生顯著變化。表面活性劑分為陽離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑等。非離子型表面活性劑在水中和有機溶劑中都有較好的溶解性，對溶液離子強度和PH值的變化具有較高的忍耐度。由于它具有分散、乳化、泡沫、潤濕、增溶等多種性能，因此在很多領(lǐng)域中都有重要用途。我國絕大部分乳化劑產(chǎn)品是以石化資源為原料的，存在對石油依存度大、環(huán)境友好性差的缺點。在綠色乳化劑開發(fā)方面，對天然產(chǎn)物進行改性往往能產(chǎn)生新的功效，顯露出廣闊前景。生物源、環(huán)境友好型、功能型、低水生生物毒性、易降解、對作物沒有毒害的高效新型助劑的開發(fā)正在國內(nèi)外興起。聚乙二醇雙硬脂酸酯，是一類重要的非離子型表面活性劑，具有高乳化能力、低泡沫力和良好潤濕性能，廣泛用作印花乳劑、化妝品乳劑、水溶性顏料懸浮液等的粘度增稠齊U。陳紅(陳紅，聚乙二醇雙硬脂酸醋的合成[J].江蘇化工，1997,25(6):21-22)采用亞磷酸與硫酸復(fù)合催化劑合成了聚乙二醇雙硬脂酸酯。毛二林(毛二林.聚乙二醇雙硬脂酸酯的制備及其增稠性能的測定[J].中國洗滌用品工業(yè)，2008, (3):76-80)采用酯交換法，以聚乙二醇￠000)、硬脂酸單甘油酯為基本原料，以對甲基苯磺酸為催化劑，在常壓下制備聚乙二醇雙硬脂酸酯，并研究了其增稠性能。松香是一種來源豐富、價格便宜的再生型天然化工原料。它的主要成分是樹脂酸，利用樹脂酸具有的活性基團，可以合成一系列與脂肪酸、脂肪胺、脂肪醇類表面活性劑結(jié)構(gòu)相似而又獨具特色的產(chǎn)品。同時，松香酸是天然產(chǎn)物，具有三環(huán)二萜結(jié)構(gòu)，由其合成的一系列表面活性劑一般具有較好的展著性能及生態(tài)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑，其特征在于，結(jié)構(gòu)通式如下:RCOO-(PEG) n-00CA，
所述的R為松香，包括普通松香或歧化松香或氫化松香等含有三環(huán)二萜結(jié)構(gòu)的一元羧
酸，
所述的A為脂肪酸，包括硬脂酸或棕櫚酸或油酸等直鏈結(jié)構(gòu)的一元羧酸，
所述的PEG為聚乙二醇，聚乙二醇的分子量η為200、400、600、1000、2000、4000中的任
意一種。

松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑的制備方法:采用一鍋法制備，脂肪酸與聚乙二醇反應(yīng)生成脂肪酸聚乙二醇單酯，第二步，脂肪酸聚乙二醇單酯中未反應(yīng)的羥基與松香反應(yīng)生成松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑，R為松香，包括普通松香或歧化松香或氫化松香等含有三環(huán)二萜結(jié)構(gòu)的一元羧酸，A為脂肪酸，包括硬脂酸或棕櫚酸或油酸等直鏈結(jié)構(gòu)的一元羧酸，PEG為聚乙二醇，聚乙二醇的分子量η為200、400、600、1000、2000、4000 中的任意一種。松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑的制備方法，所采用的催化劑為濃硫酸、亞磷酸、對甲基苯磺酸等酸性催化劑，催化劑用量為聚乙二醇用量的0.1-0.5%。松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑的制備方法，其特征在于，第一步脂肪酸與聚乙二醇反應(yīng)溫度為150-220°c，反應(yīng)時間為3-5h，第二步脂肪酸聚乙二醇單酯與松香反應(yīng)溫度為220-280°C，反應(yīng)時間為4-8h。松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑表面活性劑，其臨界膠束濃度為0.01-0.lmmol/L ;表面張力的范圍在40.7-54.8mN/m。
本發(fā)明獲得如下技術(shù)效果:
1.本發(fā)明所制備的表面活性劑的親油基團既含有松香的三環(huán)二萜結(jié)構(gòu)，又含有脂肪酸的直鏈結(jié)構(gòu)。具有獨特的化學(xué)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品毒性小，是一種新型的功能性綠色表面活性劑。2.新型松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑采用一鍋法制備，經(jīng)過兩步酯化反應(yīng)一鍋合成，不需要分離中間體。3.該松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑具有較強的表面活性，其臨界膠束濃度為 0.01-0.lmmol/L ;表面張力的范圍在 40.7-54.8mN/m。

具體實施例方式實施例1
分別稱取摩爾比為1:1硬脂酸與聚乙二醇200倒入四口燒瓶中，再向其中加入催化劑亞磷酸(聚乙二醇質(zhì)量的0.2%)，加熱至200°C，反應(yīng)3-5h，待酸值降至10左右，加入普通松香(松香與聚乙二醇200摩爾比為1:1)，升溫到270°C反應(yīng)4-8h，待酸值降至10左右反應(yīng)基本完成。
實施例2
與實施例1基本相同，其中硬脂酸可以換為棕櫚酸、油酸中的任意一種，松香可以換為歧化松香、氫化松香中的任意一種，聚乙二醇200可以換為聚乙二醇400、600、1000、2000、4000中的任意一種。
實施例3
與實施例1基本相同，第一步反應(yīng)脂肪酸與聚乙二醇反應(yīng)溫度可以為150-220°C:反應(yīng)溫度可以為 I50°c，i60°c，i7(rc，i8(rc，i9(rc，20(rc，2i(rc，22(rc，第二步反應(yīng)脂肪酸聚乙二醇單酯與松香的反應(yīng)溫度為220-280°C，例如可以選取220°C，230°C，240°C，250°C，2，60°C, 2, 70°C,280°C。
實施例4
第一步反應(yīng)脂肪酸與聚乙二醇反應(yīng)時間為3-5h:反應(yīng)時間可以為3小時，3.5小時，4小時，4.5小時，5小時。第二步反應(yīng)脂肪酸聚乙二醇單酯與松香的反應(yīng)時間為4-8h，例如可以選取4小時，5小時，6小時，7小時，8小時。實施例5
與實施例1基本相同，催化劑亞磷酸可以換為對甲苯磺酸，或濃硫酸，催化劑用量為聚乙二醇質(zhì)量的 0.1-0.5%,例如可以選取 0.1%，0.15%,0.2%,0.25%,0.3%,0.35%,0.4%,
0.45%, 0.5%ο實施例6
產(chǎn)品及中間體進行IR光譜鑒定:
松香及脂肪酸的羰基特征峰為1690cm—1，而產(chǎn)物圖中羰基特征峰為1728.7cm—1，由此得知松香及脂肪酸得到酯化。-CH2-的波長為2864.9CHT1，環(huán)的波長為1353.9cm_10
實施例7
采用膜拉起法來測定表面活性劑的表面張力和CMC，測定溫度為25°C，通過測定系列產(chǎn)品的不同濃度時水溶液的表面張力。松香聚乙二醇(600)油酸表面張力值為43.8mN/m,臨界膠束濃度為0.05mmol/L。
權(quán)利要求
1.一種松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑，其特征在于，結(jié)構(gòu)通式如下=RCOO-(PEG)n-00CA。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑，式中R為松香，包括普通松香或歧化松香或氫化松香等含有三環(huán)二萜結(jié)構(gòu)的一元羧酸，A為脂肪酸，包括硬脂酸或棕櫚酸或油酸等直鏈結(jié)構(gòu)的一元羧酸，PEG為聚乙二醇，聚乙二醇的分子量η為200、400、600、1000、2000、4000 中的任意一種。
3.一種制備權(quán)利要求1所述的松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑的方法，其特征在于，采用的是一鍋法反應(yīng)，不分離中間產(chǎn)物:第一步，脂肪酸與聚乙二醇反應(yīng)生成脂肪酸聚乙二醇單酯，第二步，脂肪酸聚乙二醇單酯中未反應(yīng)的羥基與松香反應(yīng)生成松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑的制備方法，其特征在于，所采用的催化劑為濃硫酸、亞磷酸、對甲基苯磺酸等酸性催化劑，催化劑用量為脂肪酸用量的0.1-0.5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑的制備方法，其特征在于，第一步脂肪酸與聚乙二醇反應(yīng)溫度為150-220°C，反應(yīng)時間為3-5h，第二步脂肪酸聚乙二醇單酯與松香反應(yīng)溫度為220-280°C，反應(yīng)時間為4-8h，。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑，其臨界膠束濃度為0.01-0.lmmol/L ;表面張力的范圍在 40.7-54.8mN/m。
全文摘要
本發(fā)明公開一種松香/脂肪酸封端非離子表面活性劑及其制備方法，其中松香為普通松香或歧化松香或氫化松香等含有三環(huán)二萜結(jié)構(gòu)的一元羧酸，脂肪酸為硬脂酸或棕櫚酸或油酸等直鏈結(jié)構(gòu)的一元羧酸。本發(fā)明還公開該表面活性劑的制備方法采用一鍋法制備，先用脂肪酸與聚乙二醇酯化形成脂肪酸聚乙二醇單酯，脂肪酸聚乙二醇單酯再與松香反應(yīng)生成松香聚乙二醇脂肪酸酯。制備的表面活性劑臨界膠束濃度為0.01-0.1mmol/L；表面張力的范圍在40.7-54.8mN/m。產(chǎn)品既具有直鏈表面活性劑的高活性、又具有松香表面活性劑的高展著性能，是一種新型的功能性綠色表面活性劑。
文檔編號B01F17/52GK103120911SQ20121050146
公開日2013年5月29日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者饒小平, 鄭建強, 商士斌, 宋湛謙, 高宏 申請人:中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所