© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net第19卷　第2期2006年6月聊城大学学报(自然科学版)JournalofLiaochengUniversity(Nat.Sci.)Vol.19No.2Jun.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)0220050203

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)

nOH,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:AEO-9(C16-18,(OCH2CH

2)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© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net

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5min

)后,放入

100mL量筒中静置,观察60min

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.C12-14(OCH2CH2)9OH2.CH2=CH-COOH211.0g29.0g6.67ml3.2ml1.C16-18(OCH2CH2)15OH2.CH2=CH-COOH211.5g18.8g4.32ml1.3ml1.C14-16(OCH2CH2)25OH2.CH2=CH-COOH216.6g13.24g3.01ml0.7ml1.C12-14(OCH2CH2)15OH2.CH2=CH-COOH215.0g20.35g4.63ml2.0ml 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V0󰃗mlV󰃗ml转化百分率1153.656.463.3%2139.140.071.2%3152.253.065.2B%

4152.954.964.1%

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52.2mL58.5mL62.0mL55.2mL

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HCl后即产生棕红色,四氯化碳因溶入碘而呈紫色,用Na2S2O3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=[

(

V0-V)󰃗V0]3100%,

其中V0是空白试验所耗Na2S2O3的体积;V是样品试验所耗Na2S2O3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R2对2OH的反应活性仍有重要影响.由于CH22CH22O和CH22O2CH2相互交替,使电子密度从CH2基向氧原子转移,CH2基互相排斥,而氧原子吸引邻近的CH2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10min内基本稳定,可见四种产品的乳化性能

15第2期 赫庆鹏等:新型反应型表面活性剂的合成 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net均较好.以水为分散介质,苯乙烯被乳化剂在机械搅拌作用下形成的胶束所分散,形成乳液;产品的乳化层体积越稳定,说明表面活性剂对胶束界面的表面张力影响越大,产品的乳化性能越好,从而产品的质量越好.

3.4　乳化剂的浊点测定:对于各样品浊点测定结果见表4

各样品酯分子中羰基的引入,使得乳化剂分子在水中的作用力增强,从而需要较高的温度才能使乳化剂从水溶液中分离出来.由上述数据可以看出,羰基的引入使产品的浊点升高;环氧乙烷加成数越多,浊点越高,乳液的稳定性越好;但是浊点越高,产品的亲水性

表4　样品的浊点测定结果样品1234

浊点26.0℃78.0℃77.0℃82.1℃

表5　起泡性与稳泡性的测定结果样品1234

产品炮沫长度11.9cm12.7cm12.0cm12.1cm

泡沫消失时间4:003:333:463:53

越大,其耐水性相应的降低.

3.5　起泡能力的测定对于各样品起泡性与稳泡性测定结果见表5. 从以上数据可以看出,产品2的起泡能力最大,但稳泡性较小;而产品1起泡性差,稳泡性较好.这是因为烷基碳链越长,起泡性能越强,而稳泡性能随着醚基的增多而有所下降:醚基越多,表面活性剂亲水性越大,气泡液膜中的液体越易流动,从而气泡的稳定性越差.

4　结论本文详细研究了反应型表面活性剂通过与丙烯酸加合从而引入了碳碳双键和羰基,进而生成了一种新型的反应性表面活性剂.

(1)当反应原材料的配比为1:1.1时所得产品的转化率更高,合成的新型产品的各种性能如气泡性与

稳泡性、乳化力等等更好.

(2)产品中的双键含量越多,则它们之间的交联性越大,用于乳胶漆的生产工艺中,会使得生成的乳

胶漆的粘接性得到很大的提高.虽然本文针对新型反应性表面活性剂的制备及部分性能进行了分析,但该种产品还需从很多方面进一步研究.

参考文献[1]　武汉大学主编.分析化学.第4版[M].北京:高等教育出版社,2000.163～167.[2]　宋启煌.精细化工工艺学[M].北京:化学工业出版社,1995.26～30,62～65.[3]　夏纪鼎,倪永全.表面活性剂与洗涤剂化学与工艺学[M].北京:中国轻工业出版社,1997.204～230.

SynthesisofaNewReactiveSurfactantHEQing2peng1)　YAOChang2bin2)　GAOTai2ming1)　SANGZhi2qiang1)(1)SchoolofChemistryandChemicalEngineering,LiaochengUniversity,Liaocheng252059,China

2)DepartmentofChemistry,HezeCollege,Heze274015,China)

Abstract　AnewkindofReactiveSurfactantwassynthesizedbyaddingCarbonDoublebondIntosomecommonkindsofreactivesurfactant,itspropertieswasstudied.Resultsindicatethatifthecarbondoublebondandcarbonylcompoundswereaddedintothesurfactantmolecule,theemulsificationproper2tiessuchasemulsifiabilityfoamingpropertyandfoamstabilitywillimprovealot.Keywords　reactivesurfactant,carbondoublebond,foamingproperty