一种聚乙二醇脂肪酸酯及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚乙二醇脂肪酸酯及其制备方法。该制备方法包括下述步骤：(1)在无水无氧条件下，将脂肪酸、催化剂与抗氧剂混合均匀，然后进行脱水脱气；(2)升温至100～120℃，加入环氧乙烷，进行聚合反应；(3)反应结束后，进行熟化、脱气，加入酸调节pH至6～8，即得聚乙二醇脂肪酸酯。本发明专利技术提供的制备方法工艺简单、反应条件温和，且产品色泽浅，稳定性好。

【技术实现步骤摘要】
一种聚乙二醇脂肪酸酯及其制备方法
本专利技术涉及有机化学合成领域，特别涉及一种聚乙二醇脂肪酸酯及其制备方法。
技术介绍
聚乙二醇脂肪酸酯是一种非离子表面活性剂，具有较高的乳化性、润滑性、增溶性等特点，包括聚乙二醇单脂肪酸酯和聚乙二醇双脂肪酸酯。在纺织行业中用途广泛，可以将它用作匀染剂、平滑剂以及抗静电剂；在洗涤行业中可作为金属材料、电子器件、精密机械等部件的清洗剂；在化妆品中可以作为乳化剂、增溶剂、发泡剂以及保湿剂使用。综上所述，聚乙二醇脂肪酸酯的工业应用前景非常广泛，具有非常大的开发价值。目前工业上有两种方法合成该产品，分别为酯化法和乙氧基化法。酯化法的反应原理为：单酯：双酯：乙氧基化法的反应原理为：单酯：RCOOH+碱→RCOO-RCOO-+C2H4O→RCOOCH2CH2O-RCOOCH2CH2O-+RCOOH→RCOOCH2CH2OH+RCOO-当脂肪酸完全耗尽后，发生如下反应：RCOOCH2CH2O-+C2H4O→RCOOCH2CH2OCH2CH2O-双酯：2RCOO-[CH2CH2O]n-H→RCOO-[CH2CH2O]n-OCR+HO-[CH2CH2O]n-H在确保生产安全的前提下，乙氧基化法具有如下优点：首先工艺路线比较成熟；其次反应终点较好判断；最后，操作要求比较规范，过程能够得到有效控制。目前关于乙氧基化法合成聚乙二醇脂肪酸酯的报道不是很多，季浩忠在《聚乙二醇脂肪酸酯的制备、性质及应用》中对比了酯化法及乙氧基化法(《精细石油化工》2000)，明确说出了乙氧基化法的优势，但是用该方法合成的产品的色泽较深，满足不了客户对颜色的要求。专利技术内容本专利技术所要解决的技术问题是克服现有的聚乙二醇脂肪酸酯合成中存在的产品稳定性较差、产品色泽深的缺陷，提供了一种聚乙二醇脂肪酸酯及其制备方法，本专利技术提供的方法工艺简单、反应条件温和，且产品色泽浅，稳定性好。专利技术人通过长期研究后发现，在反应过程中加入抗氧剂能够产生一定浓度的氢过氧化物，从而加快推进自由基的自氧化反应，阻止了副产物的生成，能够有效地降低色度。本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：本专利技术提供了一种聚乙二醇脂肪酸酯的制备方法，其包括下述步骤：(1)在无水无氧条件下，将脂肪酸、催化剂与抗氧剂混合均匀，然后进行脱水脱气；(2)升温至100～120℃，加入环氧乙烷，进行聚合反应；(3)反应结束后，进行熟化、脱气，加入酸调节pH至6～8，即得聚乙二醇脂肪酸酯。其中，步骤(1)中所述的脂肪酸可为本领域常规使用的脂肪酸，较佳地为C12～C18的脂肪酸中的一种或多种，更佳地为月桂酸、油酸或硬脂酸中的一种或多种。本专利技术中，步骤(1)中所述的催化剂为本领域常规使用催化剂，较佳地为碱金属化合物和/或碱土金属化合物。所述的碱金属化合物较佳的为氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠(NaOH)、甲醇钾(KOCH3)和甲醇钠(NaOCH3)中的一种或多种。所述的碱土金属化合物较佳的为氢氧化钙[Ca(OH)2]、氢氧化镁(Mg(OH)2)、氧化钡(BaO)、氢氧化钡[Ba(OH)2]、硫酸钙(CaSO4)、氧化锶(SrO)、氢氧化锶[Sr(OH)2]和碳酸锶(SrCO3)中的一种或多种。所述催化剂的用量较佳地为所述脂肪酸与所述环氧乙烷总质量的0.05％-1％，更佳的为0.1％-0.5％。本专利技术中，步骤(1)所述的抗氧剂较佳地为焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、二丁基苯酚和丁基羟基茴香醚中的一种或多种。所述抗氧剂的加入量较佳的为所述脂肪酸与所述环氧乙烷总质量的0.05％-1％，更佳的为0.1％-0.5％。本专利技术中，步骤(1)中，所述的无水无氧可按照本领域常规操作进行，一般是在密闭环境中进行。其中，所述的无氧一般是通过在密闭环境中通入置换惰性气体实现；所述的惰性气体较佳地为氮气和/或氩气，所述通入置换的次数按本领域常规进行选择，一般在3次以上。其中，无水可按照本领域常规采用负压脱水手段实现，所述的负压较佳的为-0.085～-0.1MPa，更佳的为-0.09MPa；所述的脱水时间较佳的为30～100min，更佳的为30～60min；所述的负压脱水温度较佳的为80～150℃，更佳的为100℃。本专利技术中，步骤(1)中所述的脱水脱气可按照本领域常规操作进行，一般为负压脱水脱气，所述脱水脱气的负压较佳的为-0.085～-0.1MPa，更佳的为-0.09MPa；所述脱水脱气的时间较佳的为30～60min。所述的脱水脱气是指脱除脂肪酸与催化剂反应生成的水和/或小分子酸。步骤(2)中，所述反应根据本领域常规规范进行，一般在搅拌下进行。步骤(2)中，所述的聚合反应温度较佳的为100～150℃，更佳的为120～140℃。所述的聚合反应压力较佳的为0～0.5MPa，更佳的为0.1～0.4MPa。所述的聚合反应时间根据加入环氧乙烷的量的不同而不同。步骤(2)中，所述的加入环氧乙烷，进行聚合反应较佳地按照下述方式进行：先加入3％～10％的环氧乙烷进行预反应，待体系温度上升、压力下降，再加入余下的环氧乙烷进行反应，即可。其中，所述的预反应的时间较佳地为10～30min。本专利技术中，步骤(2)中，所述加入的环氧乙烷的量根据需要设计的脂肪酸酯的分子量进行调整，可以制备出不同分子量的聚乙二醇脂肪酸酯。本专利技术中，步骤(3)中，所述的熟化为本领域常规操作，所述的熟化温度较佳地为110～150℃，所述的熟化时间较佳的为0.5～1.5h。本专利技术中，步骤(3)中，所述的脱气为本领域常规操作，一般用负压脱气，所述脱气的负压较佳的为-0.085～-0.1MPa，更佳的为-0.09MPa；所述的脱气时间较佳的为30～40min。所述脱水脱气的温度较佳的为80～150℃，更佳的为100℃。本专利技术中，步骤(3)中所述的酸为本领域的常规酸，较佳的为醋酸和/或磷酸。中和后所述的pH较佳的为6～7。本专利技术中，步骤(3)中所述的调节pH前较佳的还进行冷却，所述的冷却为本领域常规操作，所述的冷却较佳的为冷却至60～100℃，更佳的为冷却至60～70℃。本专利技术还提供了一种由上述制备方法制得的聚乙二醇脂肪酸酯。本专利技术中，所述的聚乙二醇脂肪酸酯根据加入的环氧乙烷量的不同可以合成不同分子量的聚乙二醇脂肪酸酯。所述的聚乙二醇脂肪酸酯中，聚乙二醇的数均分子量较佳的为200-2000，更佳的为200，400，600，800或1000。较佳地，当步骤(2)中脂肪酸与环氧乙烷的摩尔比为1：4.15-4.5时，合成的产物为聚乙二醇(200)脂肪酸酯；当步骤(2)中脂肪酸与环氧乙烷的摩尔比为1：7.92-8.75时，合成的产物为聚乙二醇(400)脂肪酸酯；当步骤(2)中脂肪酸与环氧乙烷的摩尔比为1：11.88-13.13时，合成的产物为聚乙二醇(600)脂肪酸酯；当步骤(2)中脂肪酸与环氧乙烷的摩尔比为1：15.83-17.5时，合成的产物为聚乙二醇(800)脂肪酸酯；当步骤(2)中脂肪酸与环氧乙烷的摩尔比为1：19.79-21.88时，合成的产物为聚乙二醇(1000)脂肪酸酯。在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本专利技术各较佳实例。本专利技术所用试剂和原料均市售可得。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术可以制备出不同分子量的聚乙二醇脂肪酸酯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚乙二醇脂肪酸酯的制备方法，其包括下述步骤：(1)在无水无氧条件下，将脂肪酸、催化剂与抗氧剂混合均匀，然后进行脱水脱气；(2)升温至100～120℃，加入环氧乙烷，进行聚合反应；(3)反应结束后，进行熟化、脱气，加入酸调节pH至6～8，即得聚乙二醇脂肪酸酯。

【技术特征摘要】
1.一种聚乙二醇脂肪酸酯的制备方法，其包括下述步骤：(1)在无水无氧条件下，将脂肪酸、催化剂与抗氧剂混合均匀，然后进行脱水脱气；(2)升温至100～120℃，加入环氧乙烷，进行聚合反应；(3)反应结束后，进行熟化、脱气，加入酸调节pH至6～8，即得聚乙二醇脂肪酸酯。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的脂肪酸为C12～C18的脂肪酸中的一种或多种，较佳地为月桂酸、油酸或硬脂酸中的一种或多种。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的催化剂为碱金属化合物和/或碱土金属化合物；所述的碱金属化合物较佳的为氢氧化钾、氢氧化钠、甲醇钾和甲醇钠中的一种或多种；所述的碱土金属化合物较佳的为氢氧化钙、氢氧化镁、氧化钡、氢氧化钡、硫酸钙、氧化锶、氢氧化锶和碳酸锶中的一种或多种；所述催化剂的用量为所述脂肪酸与所述环氧乙烷总质量的0.05％-1％，较佳的为0.1％-0.5％。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的抗氧剂为焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、二丁基苯酚和丁基羟基茴香醚中的一种或多种；所述抗氧剂的加入量为所述脂肪酸与所述环氧乙烷总质量的0.05％～1％，较佳的为0.1％～0.5％。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的无氧是通过在密闭环境中通入置换惰性气体实现；所述的惰性气体较佳地为氮气和/或氩气，所述通入置换的次数在3次以上；所述的无水采用负压脱水手段实现，所述的负压较佳的为-0.085～-0.1MPa，更佳的为-0.09MPa；所述的脱水时间较佳的为30～100...

【专利技术属性】
技术研发人员：方洇，林丽，董建国，常石磊，
申请(专利权)人：上海东大化学有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31