一种超支化非离子表面活性剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种超支化非离子表面活性剂及其制备方法和应用，其超支化离子表面活性剂是以超支化聚酯（ 聚2,2‑二羟甲基丙酸 (bis‑MPA)，聚2,2‑二羟甲基丙酸 (bis‑MPA)，聚2,2‑二羟甲基丙酸 (bis‑MPA) ），苯乙烯，苯酚为单体，将单体通过偶联得到的。其制备步骤如下：第一步，4‑苯乙基苯酚的合成；第二步，1‑环丙基甲氧基‑4‑苯乙基苯的合成；第三步，超支化非离子离子表面活性剂的合成。通过测定临界胶束浓度（CMC），芘荧光探针法测量得知，超支化非离子表面活性剂与市面使用的非离子表面活性剂性能显著提高。将其应用于农药稳定性，造纸，纳米复合材料改性，蛋白质分离和无机粒子分散发现超支化非离子表面活性剂效果最佳，实用价值高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于表面活性剂
，涉及农药、造纸和无机粒子，是一种超支化非离子表面活性剂及制备方法及应用。
技术介绍
超支化聚合物是一类具有高度支化的大分子。由于其支化度高，多端基易修饰，因此具有流动性好，熔点低，稳定性好，无链缠结，溶解性好等优点。因此超支化聚合物及其衍生物开发一直是研究热点。通过在超支化聚合物端基修饰亲水或疏水链段，可以成为具有两亲性结构的超支化聚合物表面活性剂。与传统表面活性剂相比，超支化聚合物表面活性剂不但具有优异的表面性能，同时其特有的超支化结构，使得在低浓度溶液中也能够形成单分子稳定体，在洗涤、润滑、药物载体、增容、材料改性的预处理等方面体现出了巨大的优势。对于超支化聚合物表面活性剂的研究已有很多报道，主要集中在离子型的表面活性剂的研究，关于超支化非离子型表面活性剂的相关研究报道较少。由于非离子表面活性剂在溶液中不是以离子状态存在，所以它的稳定性高，不易受强电解质存在的影响，也不易受酸、碱的影响，方便与其他类型表面活性剂混合使用，且相容性好，在各种溶剂中均有良好的溶解性，在固体表面上不发生强烈吸附，具有分散、乳化、泡沫、润湿、增溶等多种性能，因此在很多领域中都有重要用途。现有技术非离子型表面活性剂的应用越来越广泛，但是这类表面活性剂的合成工艺还存在着反应过程复杂、体系稳定性差、成本高、反应时间长、收率不高、环境污染、原料利用率低等难以克服的技术问题。所以专利技术一种具有优良分散稳定性、制备成本低、环境友好的超支化非离子型表面活性剂及其制备工艺是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有优良分散稳定性、制备成本低、环境友好的超支化非离子型表面活性剂并对其制备工艺进行优化。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种超支化非离子表面活性剂，具有如下结构：式中n为超支化聚酯基团数，m为1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯酚基团数。n为40-80，m为10-30。所述表面活性剂的合成路线如下所示：其制备原料包括以下物质：(a)以苯酚、苯乙烯，环氧氯丙烷和超支化聚酯为单体(b)酸性催化剂，用量为单体总量的0.1％-1％(c)碱性催化剂，用量为单体总量的1％-10％(d)溶剂1，用量为单体总量的10％-30％(e)溶剂2，用量为单体总量的10％-30％其制备步骤包括：(1)在反应瓶中加入苯酚和酸性催化剂，N2保护，搅拌，加热至80-160℃；反应时间为1-8h；(2)向步骤(1)溶液中，缓慢滴加苯乙烯，1-3小时内滴加完毕，保温反应3-8小时。温度保持80-160℃；(3)向步骤(2)溶液，加入碱性催化剂和单体总量的10％-30％的溶剂1，然后缓慢滴加环氧氯丙烷，开启搅拌，加热到50-100℃，反应4-10h，过滤除沉淀；(4)在反应瓶中加入超支化聚酯和单体总量的10％-30％的溶剂2，50-90℃，缓慢滴加步骤(3)溶液，反应4-10h，冷却至室温；得到所述超支化非离子表面活性剂；其中：所述酸性催化剂为浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸、浓磷酸、草酸及醋酸中的一种；所述碱性催化剂为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠及碳酸钾中的一种；所述溶剂1和溶剂2为丙酮、甲醇、乙醇、三乙胺、氯仿、DMF及DMSO中的一种；本专利技术的要点在于：以苯乙烯、苯酚、环氧氯丙烷和超支化聚乙烯亚氨为主要原料，以酸、碱为辅助原料，在80-160℃，分三步进行，最后冷却，制得目标表面活性剂。本专利技术的应用技术效果：实验表明本专利技术超支化非离子表面活性剂对无机粉体及农药有良好的分散效果，如在环氧树脂/二氧化钛纳米复合材料的制备过程中可以提高二氧化钛在环氧树脂中的分散，促进均相的形成，进一步改善复合材料的性能；广泛应用于农药制剂、颜料、染料和水煤浆等行业。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、本专利技术超支化非离子表面活性剂结构新颖，属于新型表面活性剂。2、本专利技术方法在超支化非离子表面活性剂的制备过程中，先合成4-苯乙基苯酚再与环氧氯丙烷反应，得到1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯，最后加入超支化聚酯反应。3、超支化聚酯含有功能化的羟基基团，因此含有超支化聚酯接枝后的超支化非离子表面活性剂具有较好的水溶性，对分散体系的pH值有良好的适应性。4、本专利技术超支化非离子表面活性剂具有理想的聚合度和疏水官能团分布，通过空间位阻效应使被分散物质分散稳定。5、本专利技术方法的工艺简单，操作容易。本专利技术的产物制备过程分为三步，催化剂用量少，反应活性高，条件温和，且反应步骤简单，反应结束后，直接得到产物，后处理容易。6、本专利技术方法所用原料价廉易得，收益率高，几乎没有物料损失，改变传统阳离子表面活性剂成本高的不良局面。本专利技术的优点是：共聚物表面活性剂制备工艺简单、操作容易、生产周期短、成本低廉、无环境污染、适于工业规模化生产。附图说明图1是本专利技术实施例1制得的4-苯乙基苯酚的红外谱图(IR)；图2是本专利技术实施例1制得的4-苯乙基苯酚的核磁共振氢谱图(1HNMR)；图3是本专利技术实施例1制得的1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯的红外谱图(IR)；图4是本专利技术实施例1制得的1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯的核磁共振氢谱图(1HNMR)；图5是本专利技术实施例1制得的超支化聚酯基1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯(H20-BBH)的红外谱图(IR)；图6是本专利技术实施例1制得的超支化聚酯基1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯(H20-BBH)的核磁共振氢谱图(1HNMR)；图7是本专利技术实施例1制得的超支化聚酯基1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯(H20-BBH)非离子表面活性剂的CMC图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步详细、完整地说明，但仅是对本专利技术的示例性说明，不是对本专利技术范围的限制。实施例11)对超支化非离子表面活性剂的合成(H20-BBH)。将苯酚和以单体计算质量百分比为1％的硫酸，加入反应瓶中，通入氮气保护，在搅拌下升温至100℃，缓慢滴加苯乙烯(苯乙烯与苯酚摩尔比为1:1.5)，反应6h，停止反应冷却至室温，即得到4-苯乙基苯酚，产率96％。将4-苯乙基苯酚和以单体计算质量百分比为6％的碳酸钾，加入反应瓶中，溶解在3倍单体体积的无水乙醇中，在搅拌下升温至80℃，缓慢滴加环氧氯丙烷(4-苯乙基苯酚与环氧氯丙烷摩尔比为1︰1.2)，反应6h，停止反应冷却至室温，即得到1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯，产率93％。将超支化聚酯H20溶解在2倍单体体积的80℃水与乙醇体积比1:1的混合溶液中，加入反应瓶中，在搅拌下恒温80℃，缓慢滴加1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯(1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯与超支化聚酯H20摩尔比为1︰1)，反应4h，停止反应冷却至室温，即得到超支化聚酯基1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯非离子表面活性剂(H20-BBH)，产率94％。实施例21)对超支化非离子表面活性剂的合成(H30-BBH)。将苯酚和以单体计算质量百分比为1％的磷酸，加入反应瓶中，通入氮气保护，在搅拌下升温至100℃，缓慢滴加苯乙烯(苯乙烯与苯酚摩尔比为1:1.5)，反应6h，停止反应冷却至室温，即得到4-苯乙基苯酚，产率96％。将4-苯乙基苯酚和以单体计算质量百分比为6％的氢氧化钾，加入反应瓶中，溶解在3倍单体体积的无水乙醇中，在搅拌下升温至80℃，缓慢滴加环氧氯丙烷(4-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超支化非离子表面活性剂，其特征在于具有如下结构：式中n为超支化聚酯基团数，m为1‑环丙基甲氧基‑4‑苯乙基苯酚基团数；n为40‑80，m为10‑30。

【技术特征摘要】
1.一种超支化非离子表面活性剂，其特征在于具有如下结构：式中n为超支化聚酯基团数，m为1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯酚基团数；n为40-80，m为10-30。2.一种权利要求1所述超支化非离子表面活性剂的制备方法，其特征在于，该表面活性剂具有如下结构：式中n为超支化聚酯基团数，m为1-环丙基甲氧基-4-苯乙基苯酚基团数；n为40-80，m为10-30；其制备原料包括以下物质：(a)以苯酚、苯乙烯、环氧氯丙烷和超支化聚酯为单体(b)酸性催化剂，用量为单体总量的0.1％-1％(c)碱性催化剂，用量为单体总量的1％-10％(d)溶剂1，用量为单体总量的10％-30％(e)溶剂2，用量为单体总量的10％-30％其制备包括以下步骤：(1)在反应容器中加入苯酚和酸性催化剂，N2保护，搅拌，加热至80-160℃；反应时间为1-8h；(2)向步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐敏，黄海龙，葛昊，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海;31