聚氧乙烯型非離子表面活性劑的制備（工藝條件、設(shè)備）

【專家解說】：聚氧乙烯型非離子表面活性劑是用具有活潑氫原子的疏水性原料與環(huán)氧乙烷或聚乙二醇進(jìn)行反應(yīng)制得的。所謂活潑氫原子，是指-OH、-COOH、-NH2和-CONH2等基團(tuán)中的氫原子。這些基團(tuán)中的氫原子化學(xué)活潑性大，易與環(huán)氧乙烷或聚乙二醇發(fā)生反應(yīng)，而生成聚氧乙烯型非離子表面活性劑。 　　1.長鏈脂肪醇聚氧乙烯醚 　　長鏈脂肪醇聚氧乙烯醚是用長鏈脂肪醇與環(huán)氧乙烷進(jìn)行加成反應(yīng)制得的，反應(yīng)如下： 　　 　　實(shí)際上，此反應(yīng)是環(huán)氧乙烷不斷加成而進(jìn)行的，首先加成上一個環(huán)氧乙烷分子，繼而加成上第二個，第三個，……，當(dāng)加成上l0～15個環(huán)氧乙烷分子后，則顯現(xiàn)出最佳的去污洗滌能力。這類表面活性劑穩(wěn)定性較高，生物降解性和水溶性均較好，并且有良好的潤濕性能。制造此類產(chǎn)品用的長鏈脂肪醇有椰子油還原醇(主要成分為C12醇)、月桂醇、十六醇、油醇及鯨蠟醇等。 ????2．烷基酚聚氧乙烯醚 ????合成烷基酚聚氧乙烯醚所用的酚可以是苯酚、甲苯酚、萘酚等。雖然烷基酚在化學(xué)上與脂肪醇相差甚遠(yuǎn)，但兩者的性質(zhì)卻相似。當(dāng)選用壬基酚合成這種非離子表面活性劑時，與4個分子環(huán)氧乙烷加成的產(chǎn)物不能溶于水；與6個、7個分子環(huán)氧乙烷加成的產(chǎn)物，在室溫下即能完全溶于水；與8～12個分子環(huán)氧乙烷加成的產(chǎn)物具有良好的潤濕、滲透和洗滌能力，乳化能力也較好，故應(yīng)用廣泛，可用作洗滌劑和滲透劑；與l5個以上分子的環(huán)氧乙烷加成的產(chǎn)物沒有滲透和洗滌能力，可用作特殊乳化分散劑。這種非離子表面活性劑的合成反應(yīng)如下： ???? ????烷基酚聚氧乙烯醚的化學(xué)穩(wěn)定性高，即使在高溫下也不易被強(qiáng)酸、強(qiáng)堿破壞，因此還可用于金屬酸洗液中及強(qiáng)堿性洗滌劑中。烷基酚聚氧乙烯醚較脂肪醇聚氧乙烯醚難生物降解。 　　3．脂肪酸聚氧乙烯酯 　　在催化劑的存在下，脂肪酸與環(huán)氧乙烷起加成反應(yīng)，生成脂肪酸聚氧乙烯酯，反應(yīng)如下： 　　 　　另一種制法是以脂肪酸與聚乙二醇進(jìn)行酯化反應(yīng)制得，。反應(yīng)如下： 　　?? ????在此反應(yīng)中，聚乙二醇有兩個羥基，若無特殊催化控制，酯化所得的非離子酯總會有一定比例的雙酯，此外通過酯交換亦形成雙酯： ???? ????這種表面活性劑與脂肪醇聚氧乙烯醚及烷基酚聚氧乙烯醚比較，滲透和洗滌能力都較差，主要用作乳化劑、分散劑、纖維油劑及染色助劑等。此產(chǎn)品易受酸、堿影響水解而形成原脂肪酸和聚乙二醇，所以在強(qiáng)酸溶液中洗滌能力消失，而在強(qiáng)堿溶液中其洗滌能力遠(yuǎn)不及由同樣脂肪酸制成的肥皂，但用作家用洗衣粉的組分，其性能還是很好的。 ????以橄欖油與聚乙二醇在堿催化下進(jìn)行酯交換反應(yīng)，可得到聚乙二醇油酸酯和油酸單甘油酯的混合物，反應(yīng)過程如下： ??? 　　這種混合物是具有特殊性能的油溶性乳化劑，具有廣泛用途。 　　4．脂肪胺聚氧乙烯醚 ????環(huán)氧乙烷與脂肪胺起加成反應(yīng)，能生成兩種反應(yīng)產(chǎn)物，反應(yīng)如下： ??? 　　?和 　　?? ????在后一個反應(yīng)中，最終產(chǎn)物似乎是對稱的，而實(shí)際上并非如此，得到的是許多同系物和異構(gòu)體的混合物。 ????這類非離子表面活性劑與其他非離子表面活性劑一樣，當(dāng)環(huán)氧乙烷的加成分子數(shù)目少時不溶于水而溶于油，但由于它具有有機(jī)胺的結(jié)構(gòu)，故可溶于酸性水溶液中。所以，脂肪胺聚氧乙烯醚同時具有非離子和陽離子表面活性劑的一些特性，如耐酸不耐堿、具有殺菌性能等。當(dāng)環(huán)氧乙烷的加成分子數(shù)目較多時，其非離子性能增大，在堿性溶液中不析出，即在堿性溶液中亦表現(xiàn)出良好的表面活性。由于非離子性增大，陽離子性相對減小，則表現(xiàn)出與陽離子表面活性劑有相容性，故可與之混合使用。??? ????這類表面活性劑由于具有非離子和陽離子兩者的性質(zhì)，故常用作染色助劑，也常用于人造絲生產(chǎn)中以增強(qiáng)再生纖維絲的強(qiáng)度，還可保持噴絲孔的清潔，防止污垢沉積。 　　? 5．脂肪酰烷醇胺 ????脂肪酰烷醇胺是由脂肪酸與烷醇胺進(jìn)行縮合反應(yīng)制得的，反應(yīng)如下： ???? 　　?及 　　? ????這類產(chǎn)物最早出現(xiàn)的是月桂酰二乙醇胺。月桂酰二乙醇胺本身并不溶于水，當(dāng)它再與一分子乙二醇胺結(jié)合成下列復(fù)合物時，才具有良好的水溶性。這種復(fù)合物為無色蠟狀物，在40～70℃時熔化，具有使水溶液變稠的特性，還有良好的起泡、穩(wěn)泡、乳化、洗滌、防銹等性能?？捎米麽t(yī)藥、牙膏的乳化劑，玻璃纖維的洗滌去污劑，餐具洗滌劑，金屬的防銹洗滌劑，以及干洗皂等。 ????6．脂肪酰烷醇胺聚氧乙烯醚 ????脂肪酰烷醇胺與環(huán)氧乙烷進(jìn)行加成反應(yīng)生成脂肪酰烷醇胺聚氧乙烯醚，反應(yīng)如下： ??? ? 　　? 或 　　?? 　　? 及 　　?? ????脂肪酰二乙醇胺聚氧乙烯醚的熔點(diǎn)隨環(huán)氧乙烷的加成分子數(shù)目的增大而下降，當(dāng)環(huán)氧乙烷的加成分子數(shù)目超過l0后，熔點(diǎn)又會升高。 ????脂肪酰二乙醇胺聚氧乙烯醚易溶于水，具有與脂肪酰二乙醇胺相似的性能，廣泛用于化妝品、洗滌劑、紡織工業(yè)等生產(chǎn)中。 ????7．蓖麻油環(huán)氧乙烷加成物 ????由于環(huán)氧乙烷既可在蓖麻油的羥基上加成，也可在酯鍵上加成，故蓖麻油環(huán)氧乙烷加成物為蓖麻油聚氧乙烯醚和蓖麻油聚氧乙烯酯的混合物，環(huán)氧乙烷的加成分子數(shù)目通常為40，也有54的。制備該產(chǎn)品的反應(yīng)如下：?? ??? ???? 　　或 　　 式中，a+b+c=40。 　　該產(chǎn)品為油狀或糊狀物，可溶于水，又可溶于油脂、礦物油、脂肪酸和多種有機(jī)溶劑中，耐酸、耐硬水和耐無機(jī)鹽，遇強(qiáng)堿會引起水解，具有良好的乳化性能，可用作0-W型乳化劑。