本发明专利技术一种烷基酚聚氧乙烯醚三聚表面活性剂的合成方法，涉及用作增溶剂、润湿剂、乳化剂和起泡剂的醚类物质表面活性剂，该方法制备是表面活性剂具有以下结构式，式中ＥＯ为氧乙烯基团（－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］Ｏ－），其加成摩尔数ｍ为４、７、１０、１５、２０或３０；ｎ为８、９、１０或１４；其制备步骤如下：第一步，２－［３－（５－烷基水杨基）－５－烷基水杨基］－４－烷基苯酚的合成，４－烷基苯酚和多聚甲醛的反应中加入离子液体催化剂；第二步，产物烷基酚聚氧乙烯醚三聚表面活性剂的合成。本发明专利技术方法工艺简单，采用可以循环使用的离子液体催化剂，有效地减少对环境的污染，反应时间短，产品收率较高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术的技术方案涉及用作增溶剂、润湿剂、乳化剂和起泡剂的醚类物质表面活性 剂，具体地说是一种垸基酚聚氧乙烯醚三聚表面活性剂的合成方法。
技术介绍
将三个相同或不同的表面活性剂单体分子，在其亲水端基或靠近亲水端基附近用连 接基团通过化学键将其分子连接在一起，被称为是三聚表面活性剂(trimeric surfactant),它是在双子表面活性剂或G柳ini表面活性剂基础上新发展的一种低聚表 面活性剂。国内外文献已有了类似的研究报道。US3919429提出用盐酸、硫酸、磷酸和草酸作催化剂，烷基酚与甲醛縮合反应，并 依靠蒸馏脱水除酸获得垸基酚醛多聚中间体，随后再用环氧乙烷加成，可以制备出聚合 度为1 9的多聚表面活性剂。CN20051.0126038.4提出用氢氧化钾作催化剂，用固定比 例物质量的壬基酚与甲醛縮合可以获得壬基酚醛三聚体，分别再用NaHC(V溶液和饱和食 盐水洗涤，随后与季铵盐化合物反应，制备出一种阳离子型三聚体表面活性剂。这些以 质子酸或碱为催化剂的三聚表面活性剂的制备方法都不同程度地存在着设备腐蚀、废水 处理和催化剂循环使用困难等缺点。CN200810152433. 3提出用固定比例物质量的壬基酚 与甲醛经羟甲基化和脱水縮合反应获得壬基酚醛三聚体的方法，但是由于该方法目的产 物的制备分为三个步骤，而且采用的催化剂固体超强酸的制备需要高温煅烧，其中间体 的制备所需要的反应时间为3 36小时，中间体的收率为69.8%,因而该工艺存在生产 过程复杂，设备投资大，反应时间长，收率有待提高的缺陷。离子液体作为一种环境友好的新型催化剂已经在Friedel-Craft反应、Diels-Alder 反应、环氧化反应、加氢还原反应等许多化学合成反应中得到应用(李汝雄.《绿色溶 剂一离子液体的合成与应用》.北京化学工业出版社，2004年.)。据文献报道， 一些 复杂合成反应采用离子液体催化剂均取得了很好的效果，如CN200510010070. 6披露了采 用咪唑或吡啶类离子液体催化合成二苯甲烷的方法，转化率和产率都达到100%; CN03116222. 3公开了采用吡啶或咪唑类离子液体作反应介质合成二苯醚类化合物的技 术；CN03105027. l报道了采用垸基咪唑、烷基铵盐和金属卤化物组成的离子液体催化长 链烷基化剂与二苯醚反应制备出直链烷基二苯醚的方法。这些研究成果说明，离子液体 取代传统的催化剂和有机溶剂介质，都可以改进化学反应过程，提高反应效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种烷基酚聚氧乙烯醚三聚表面活性剂的合成 方法，该方法以离子液体作催化剂，克服了已有技术工艺过程复杂，设备投资大，反应 时间长，收率较低的缺陷。本专利技术解决该技术问题所采用的技术方案是一种垸基酚聚氧乙烯醚三聚表面活性剂的合成方法，该烷基酚聚氧乙烯醚三聚表面 活性剂具有以下结构式CnH2n+l CnH2n+i CnH2n+i式中EO为氧乙烯基团(~CH2CH20—)，其加成摩尔数m为4、 7、 10、 15、 20 或30， n为8、 9、 10或14，其特征在于在中间体的制备中采用了离子液体催化剂，具体制备步骤如下第一步，中间体2--4-烷基苯酚的合成 将原料4-烷基苯酚和多聚甲醛按摩尔比为4-烷基苯酚多聚甲醛=3 : 2的配比加 入装有氮气保护装置的反应器中，开启搅拌，然后加入离子液体催化剂，离子液体催化 剂的加入量为4-烷基苯酚与多聚甲醛质量之和的质量百分比0.9 2.0%，加热并保持温 度为105°C，反应1小时后，将反应生成的混合物用石油醚进行萃取，然后将由此萃取 得到的上层的石油醚萃取物进行蒸馏，蒸出石油醚，制得三聚表面活性剂中间体2--4-垸基苯酚，其结构式如下所示OH OH QHCnH2n+l CnH2n+i CnH2n+i在上述原料4-烷基苯酚和上面结构式中，苯环上的烷基是直链脂肪烃，其C和H的原子 数n为8、 9、 10、或14，将由此萃取得到的下层的石油醚萃余物加水搅拌，静置分离， 得到离子液体催化剂层，该离子液体催化剂层经80'C真空干燥处理后可循环使用； 第二步，产物烷基酚聚氧乙烯醚三聚表面活性剂的合成将第一步制得的中间体2--4-垸基苯酚和以该中间 体计算质量百分比为1%的固体氢氧化钾加入高压反应釜中，抽真空至0.01MPa，通入氮 气反复置换3次后，按照所选定的氧乙烯基团(一CH2CH20—)的加成摩尔数m通入 3m摩尔数的环氧乙烷，在搅拌下升温至120°C,然后保持压力为1Mpa，反应2小时，5停止反应，冷却至室温，从高压反应釜中取出生成物，即为具有上述结构式的烷基酚聚 氧乙烯醚三聚表面活性剂产物；上述垸基酚聚氧乙烯醚三聚表面活性剂的制备方法中，所用的离子液体催化剂为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐即BF4、 I-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐即Bmim]BF4 或l-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐即PF6。上述离子液体催化剂，是按文献Uian-Ying Wang, Feng-Yun Zhao, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical ,2008: 279， 153)制备的。上述离子液体催化剂和是按文献(Feng Qi, Haijun Wang. J. Chem. Thermodynamics. 2009,41:265)制备的。本专利技术的有益效果是(1) 由于本专利技术方法在制备烷基酚聚氧乙烯醚三聚表面活性剂的工艺过程中采用离子液体催化剂代替了传统的酸或碱催化剂，所述的离子液体催化剂是指在室温及相邻温度下完全由离子组成的有机液体物质，离子液体与传统的有机溶剂、水或超临界流体相 比较具有许多优良的性能:对很多化学物质包括有机物和无机物均具有良好的溶解性能；具有较高的离子传导性；较高的热稳定性；较高的极性和溶剂化性能；几乎不挥发、不 氧化和不燃烧；粘度低；热容大；对水和空气均稳定，因此本专利技术方法采用的离子液体 催化剂易回收，可循环使用，制造容易，有效地减少了对环境的污染，对操作者也安全。(2) 本专利技术方法的工艺简单，操作容易。本专利技术目的产物的制备分为两个歩骤，催 化剂用量少，反应活性高，反应条件温和，而CN200810152433.3公开的目的产物的制 备分为三个歩骤，且由于采用的催化剂为固体超强酸，固体超强酸的制备需要高温煅烧。(3) 本专利技术方法合成反应的时间短， 一般为1小时，效率较高，中间体的收率为 95%，而CN 200810152433.3公开的中间体的制备所需要的反应时间为3 36小时，中间 体的收率为69. 8%。(4) 本专利技术方法所用离子液体催化剂与产物易分离，产品后处理简单，循环使用5 次仍然有很好的催化效果。(5) 本专利技术方法所用原料价廉易得，产品收率高，可以有效的降低生产成本。 有益效果的详细数据见下述实施例。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术方法实施例1制得的中间体2--4-癸基苯酚(11=10)的核磁共振氢(&NMR)谱图。 图2是本专利技术方法实施例1制得的中间体2--4-癸基苯酚(11=10)的核磁共振碳(l3CNMR)谱图。 图3是本专利技术方法实施例1制得的产物癸基酚聚氧乙烯醚三聚表本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种烷基酚聚氧乙烯醚三聚表面活性剂的合成方法，该烷基酚聚氧乙烯醚三聚表面活性剂具有以下结构式： ＊＊＊ 式中ＥＯ为氧乙烯基团（－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］Ｏ－），其加成摩尔数ｍ为４、７、１０、１５、２０或３０，ｎ为８、９、１０或１ ４， 其特征在于：在中间体的制备中采用了离子液体催化剂，具体制备步骤如下： 第一步，中间体２－［３－（５－烷基水杨基）－５－烷基水杨基］－４－烷基苯酚的合成 将原料４－烷基苯酚和多聚甲醛按摩尔比为４－烷基苯酚∶多聚甲醛＝３ ∶２的配比加入装有氮气保护装置的反应器中，开启搅拌，然后加入离子液体催化剂，离子液体催化剂的加入量为４－烷基苯酚与多聚甲醛质量之和的质量百分比０．９～２．０％，加热并保持温度为１０５℃，反应１小时后，将反应生成的混合物用石油醚进行萃取，然后将由此萃取得到的上层的石油醚萃取物进行蒸馏，蒸出石油醚，制得三聚表面活性剂中间体：２－［３－（５－烷基水杨基）－５－烷基水杨基］－４－烷基苯酚，其结构式如下所示： ＊＊＊ 在上述原料４－烷基苯酚和上面结构式中，苯环上的烷基是直链 脂肪烃，其Ｃ和Ｈ的原子数ｎ为８、９、１０、或１４，将由此萃取得到的下层的石油醚萃余物加水搅拌，静置分离，得到离子液体催化剂层，该离子液体催化剂层经８０℃真空干燥处理后可循环使用； 第二步，产物烷基酚聚氧乙烯醚三聚表面活性剂的合成 将第一步制得的中间体２－［３－（５－烷基水杨基）－５－烷基水杨基］－４－烷基苯酚和以该中间体计算质量百分比为１％的固体氢氧化钾加入高压反应釜中，抽真空至０．０１ＭＰａ，通入氮气反复置换３次后，按照所选定的氧乙烯基团（－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］Ｏ－）的加成摩尔数ｍ通入３ｍ摩尔数的环氧乙烷，在搅拌下升温至１２０℃，然后保持压力为１Ｍｐａ，反应２小时，停止反应，冷却至室温，从高压反应釜中取出生成物，即为具有上述结构式的烷基酚聚氧乙烯醚三聚表面活性剂产物； 上述烷基酚聚氧乙烯 醚三聚表面活性剂的制备方法中，所用的离子液体催化剂为１－乙基－３－甲基咪唑四氟硼酸盐即［Ｅｍｉｍ］ＢＦ↓［４］、１－丁基－３－甲基咪唑四氟硼酸盐即Ｂｍｉｍ］ＢＦ↓［４］或１－丁基－３－甲基咪唑六氟磷酸盐即［Ｂｍｉｍ］ＰＦ６。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黎钢，杨芳，刘荣，祁健，徐念，张松梅，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]
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