硬脂酸二乙醇胺酯型柔软剂的合成.doc

硬脂酸二乙醇胺酯型柔软剂的合成

唐渝1郑卓丽1张渊明1陈慧力2何银科2

(1.暨南大学化学系,广州510632;2.宝丽美化工公司,常平523581)摘要:合成了低成本的硬脂酸二乙醇胺酯型柔软剂。通过研究尿素和硬脂酸的量、二乙醇胺与尿素的反应条件以及甲酸和乙酸成盐对产品性能的影响,获得了较佳配方和工艺,即通入氮气,以亚磷酸为催化剂,二乙醇胺/尿素(摩尔比)=1∶1,在150℃反应3～4ｈ,然后升温到170℃反应3ｈ,稍冷加入硬脂酸(与二乙醇胺摩尔比为1.8∶1)于180℃反应4ｈ,冷却到90℃加入甲酸(与二乙醇胺摩尔比为1∶1),升温到120℃反应1ｈ,冷却得产品。性能测试结果表明,它是热水开料的弱阳离子表面活性剂,泛黄低、ｗ=10%的水剂度稠度高、柔软效果好。关键词:柔软剂阳离子表面活性剂二乙醇胺硬脂酸甲酸

Ａｈｃｏｖｅｌ纤维助剂是一类广泛使用的柔软剂,由羟乙基乙二胺与硬脂酸合成,笔者曾对它进行过改性研究;由于前者的价格较高,相比之下与其结构相似的二乙醇胺则便宜得多,因此笔者考虑用二乙醇胺与硬脂酸为原料合成一种低成本的柔软剂。反应式为(Ｒ=Ｃ17Ｈ35):

1实验

1.1试剂与仪器

硬脂酸、尿素与亚磷酸为工业原料,二乙醇胺、乙酸和甲酸为分析纯试剂。用罗氏泡沫仪测定泡沫,ＮＤＪ1Ａ旋转粘度仪测定粘度,ＤＳＢＤ1白度仪测定白度

1.2硬脂酸二乙醇胺酯柔软剂的制备

将30ｇ二乙醇胺和一定量的尿素加入反应瓶中,加入0.3ｇ亚磷酸,通入氮气,然后加热混合物至150℃反应3～4ｈ,继续升至一定温度反应3ｈ,稍冷加入一定量的硬脂酸,升温至180℃反应4ｈ。将混合物冷却至100℃以下加入一定量的乙酸或甲酸升温到120℃反应1ｈ,得产品。

1.3柔软剂的性能测定

将产品用60～70℃的热水开料成ｗ=10%2.2硬脂酸量的影响从产品的水剂稠度和结构的单一性考虑,固定二乙醇胺/尿素/乙酸(摩尔比)=1∶1∶1,逐渐增加硬脂酸的量得到一系列产品,其性能数据列于表2。

由表2可见,硬脂酸的量增加后,双酯成分相应增加,产品水剂的粘度增加,但并不成正比,同时柔软效果也更好。此外由于硬脂酸的价格比二乙醇胺便宜,其所占比例越大则产品的成本越低,同时产品变得较有脆性,可以方便切成片状。还可以看到这些产品的泛黄较低,而泡沫则略高,并大都在5ｍｉｎ后有一定程度的下降。

2.3硬脂酸和成盐的酸对产品分散性的影响

在实验中到当硬脂酸的比例逐渐增大后,其冷水分散性变得越来越差,即使用25℃的水浸泡24ｈ也无任何变化。另一方面减少乙酸的量可以提高产品的脆性,降低其酸味,但会影响其分散性,用热水也不能完全开料。当二乙醇胺/硬脂酸(摩尔比)=1∶1.6和1∶1.8时,即使乙酸/二乙醇胺(摩尔比)>1∶1,产品用温度高于70℃的热水开料也会出现油珠,冷却后则成为固体颗粒。初时认为是由于硬脂酸酯不稳定,在开料加热时水解。但在另外的实验中观察到三乙醇胺与硬脂酸形成的双酯在开料时,即使将水加热到90℃以上也不发生水解。

在用甲酸代替乙酸后发现分散情况明显改善,但仍不能完全分散,加入盐酸时也是如此,这可能是因为碳酰胺基是弱碱基,需要用较强的酸成盐。而用诸如草酸、柠檬酸、磷酸之类比乙酸强的多元酸则由于形成的多元酸盐相对分子质量太大而更难分散。最后认为硬脂酸用量增大使产品的分散性变差有两个原因:一是碳酰胺基的碱性太弱,二是当硬脂酸的比例增大时不能较快与二乙醇胺反应完而与尿素或反应中产生的氨(未完全排除于反应体系外)发生反应形成副产物。按照这一思路,在二乙醇胺/硬脂酸(摩尔比)=1∶18这一较大比例时,用甲酸代替乙酸成盐,通过延长反应时间和提高反应温度来分解残留的尿素和驱除氨气,事实证明是可行的,产品的分散性得到提高,其结果见表3。

从表3可见,反应温度低时即使延长反应时间也不能使产品完全分散在水中。高温下反应,产品可以完全分散,但160℃时结果不稳定,180℃时产品颜色较深,因此以170℃反应3ｈ为佳。按此条件反应,当二乙醇胺/硬脂酸(摩尔比)=1∶1.6和1∶1.8时,以甲酸成盐,所得产品的性能数据列于表4。

由表4可见,产品水剂的稠度很大,泛黄较低,泡沫略高但不影响使用,而柔软效果也较好。

3结论

本研究将二乙醇胺与尿素的摩尔比固定为1∶1,增加硬脂酸的量以获得柔软效果更好、成本更低的双烷基柔软剂。通过延长尿素与二乙醇胺的后期反应时间、提高反应温度,并加入甲酸成盐,最终可使硬脂酸与二乙醇胺的摩尔比高达1.8∶1.0。用甲酸成盐的分散性比用乙酸好,减少酸的用量则分散性下降较快。得到的二乙醇胺酯型柔软剂是用热水开料的弱阳离子表面活性剂,具有成本低、泛黄低、水剂稠度高、柔软效果好的优点,泡沫略高但不影响使用。可以制成软片和水剂