本发明涉及表面活性剂的技术领域，具体涉及一种聚醚型磺酸盐阴离子表面活性剂及其制备方法与应用。
背景技术：
目前，磺酸盐型阴离子表面活性剂合成原理是将非离子表面活性剂磺化得到具有耐盐性高、耐高温、耐酸碱特性的阴离子表面活性剂。常用的磺化方式有发烟硫酸磺化法、顺酐酯化磺化法、氨基磺酸磺化法等。然而，存在如下缺陷：发烟硫酸磺化法虽然是一种成熟的磺化方法，但对设备要求较高，且会产生大量的废酸污染环境，因此并不是一种理想的磺化方式；顺酐酯化磺化法所得产品由于含有酯键，其化学性质不稳定，容易水解，影响其应用性能；氨基磺酸磺化法转化率较低，且合成过程中产生大量无机盐，后处理过程繁琐。
现有技术中，国内外采用该方法磺化合成阴离子表面活性剂的工艺上均存在一定的缺陷，转化率偏低，环境污染较大。如德国专利GE1963818报道了一种以1,3丙磺酸内酯为磺化剂，采用溶剂法的方式制备萘酚聚醚磺酸盐的工艺，但该生产方式不符合绿色化工的要求。郑延成等以1,3丙烷磺内酯为磺化剂，合成了多种脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐。但合成过程中采用溶剂法，对环境污染较大；且碱性试剂为氢化钠，反应过程中发出大量氢气，在大生产上具有一定的安全隐患。赵福麟等以甲苯做溶剂，使用金属钠为碱性试剂，将壬基酚聚氧乙烯醚与1,3丙烷磺内酯反应合成了磺酸盐类表面活性剂，该方法同样不符合绿色化工的要求。
技术实现要素：
为克服现有技术的不足，本发明的目的就是要提供一种聚醚型磺酸盐阴离子表面活性剂及其制备方法与应用。本发明采用催化剂在无溶剂条件下催化1,3丙烷磺内酯开环合成阴离子表面活性剂，工艺简单，环境友好，转化率高，产品性能稳定。
为实现此目的，本发明所提供的一种聚醚型磺酸盐阴离子表面活性剂，它的制备方法包括如下步骤：
1)将脱水后的聚醚、催化剂、碱金属氢氧化物置入反应釜中，在温度为30～60℃的条件下反应0.2～0.8h，得聚醚碱金属盐；
2)控制釜内温度，向釜内持续加入熔融的1,3-丙磺酸内酯，在温度为30～60℃的条件下反应0.8～1.5h，即得聚醚型磺酸盐阴离子表面活性剂。
进一步地，聚醚：催化剂：碱金属氢氧化物：1,3-丙磺酸内酯的的添加量按摩尔比为1：0.05～0.1：1～1.2：1～1.3。
进一步地，所述聚醚选自脂肪醇聚醚或者萘酚聚醚。
进一步地，所述的催化剂选自碳酸钾、碳酸铯、四丁基溴化铵(TBAB)、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)、三乙胺、催化剂碳中的一种或者几种。
进一步地，所述碱金属氢氧化物选自氢氧化钾或者氢氧化钠。
本发明聚醚型磺酸盐阴离子表面活性剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将脱水后的聚醚、催化剂、碱金属氢氧化物置入反应釜中，在温度为30～60℃的条件下反应0.2～0.8h，得聚醚碱金属盐；
2)控制釜内温度，向釜内持续加入熔融的1,3-丙磺酸内酯，在温度为30～60℃的条件下反应0.8～1.5h，即得聚醚型磺酸盐阴离子表面活性剂。
本发明聚醚型磺酸盐阴离子表面活性剂的应用，所述聚醚型磺酸盐阴离子表面活性剂应用于挂镀氯化钾镀锌中，其电镀槽液配方为：
其电镀槽液pH为4.9-5.8，光亮电流密度为0.5-5A/dm3，温度为10-60℃。
本发明聚醚型磺酸盐阴离子表面活性剂的应用，所述聚醚型磺酸盐阴离子表面活性剂应用于滚镀氯化钾镀锌中，其电镀槽液配方为：
其电镀槽液pH为4.9-5.8，光亮电流密度范围为0.2-1.5A/dm3，温度范围为10-60℃。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
其一，本发明采用催化剂在无溶剂条件下催化1,3丙烷磺内酯开环合成阴离子表面活性剂，工艺简单，环境友好，转化率高，产品性能稳定，在多个行业中均表现出较好的应用性能，具有显著的经济效益。
其二，本发明的聚醚型磺酸盐阴离子表面活性剂具有低泡性能，良好的润湿性、分散性，可作为镀锌载体使用，这类化合物能显著提高镀层的光亮性和整平性，加快沉积速度，特高氢电位，在镀锌领域有着广泛应用。
其三，本发明的脂肪醇磺盐酸阴离子表面活性剂具有较强的乳化能力、润湿能力强、耐高温、耐盐能力强，在岩石上的吸附损失较小，能作为驱油用表面活性剂广泛应用于三次油田开采领域。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
实施例1
本发明聚醚型磺酸盐阴离子表面活性剂的制备方法：
将1mol脂肪醇(C8醇)聚醚(n＝6-24，m＝2-10)，0.05mol碳酸铯，1.05mol氢氧化钾(换算为100％纯度)投入三口烧瓶中，开启搅拌，在40-50℃下反应0.5h。然后向烧瓶中滴加1mol熔融的1，3丙烷磺内酯(熔点40℃)，1h后滴加完毕，继续在40-50℃下搅拌1h直至反应完全，得到黄色至棕黄色液体物料(n＝6-15)或膏状物料(n＝20-24)，收率＞95％。产品经两相滴定法检测其活性物含量为75-85％，卡尔费休水分测定仪检测其含水量为1-5％，pH为9-12。
实施例2
本发明聚醚型磺酸盐阴离子表面活性剂的制备方法：
将1mol脂肪醇(C12-14醇)聚醚(n＝6-24，m＝1-10)，0.05mol四丁基溴化铵，0.05mol催化剂碳，1.05mol氢氧化钾(换算为100％纯度)投入三口烧瓶中，开启搅拌，在40-50℃下反应0.5h。然后向烧瓶中滴加1mol熔融的1，3丙烷磺内酯(熔点40℃)，1h后滴加完毕，继续在40-50℃下搅拌1h直至反应完全，得到黄色至棕黄色膏状物料(n＝20-24)，收率＞95％。产品经两相滴定法检测其活性物含量为75-85％，卡尔费休水分测定仪检测其含水量为1-5％，pH为9-12。
实施例3
本发明聚醚型磺酸盐阴离子表面活性剂的制备方法：
将1mol萘酚聚醚(n＝3-24，m＝5-15)，0.05molDBU，0.05mol催化剂碳，1.05mol氢氧化钾(换算为100％纯度)投入三口烧瓶中，开启搅拌，在40-50℃下反应0.5h。然后向烧瓶中滴加1mol熔融的1，3丙烷磺内酯(熔点40℃)，1h后滴加完毕，继续在40-50℃下搅拌1h直至反应完全，得到黄色至棕黄色膏状物料(n＝10-24)，收率＞95％。产品经两相滴定法检测其活性物含量为75-85％，卡尔费休水分测定仪检测其含水量为1-5％，pH为9-12。
实施例4
本发明聚醚型磺酸盐阴离子表面活性剂的制备方法：
将1mol萘酚聚醚聚醚(n＝6-24，m＝2-10)，0.05mol四丁基溴化铵和0.05mol的1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯，1.05mol氢氧化钠(换算为100％纯度)投入三口烧瓶中，开启搅拌，在40-50℃下反应0.5h。然后向烧瓶中滴加1mol熔融的1，3丙烷磺内酯(熔点40℃)，1h后滴加完毕，继续在40-50℃下搅拌1h直至反应完全，得到黄色至棕黄色液体物料(n＝6-15)或膏状物料(n＝20-24)，收率＞95％。产品经两相滴定法检测其活性物含量为75-85％，卡尔费休水分测定仪检测其含水量为1-5％，pH为9-12。
实施例5
本发明聚醚型磺酸盐阴离子表面活性剂的制备方法：
将1mol脂肪醇(C12-14醇)聚醚(n＝6-24，m＝1-10)，0.05mol三乙胺和0.05mol的催化剂碳，1.2mol氢氧化钠(换算为100％纯度)投入三口烧瓶中，开启搅拌，在40-50℃下反应0.2h。然后向烧瓶中滴加1.3mol熔融的1，3丙烷磺内酯(熔点40℃)，1h后滴加完毕，继续在40-50℃下搅拌0.8h直至反应完全，得到黄色至棕黄色液体物料(n＝6-15)或膏状物料(n＝20-24)，收率＞95％。产品经两相滴定法检测其活性物含量为75-85％，卡尔费休水分测定仪检测其含水量为1-5％，pH为9-12。
实施例6
本发明聚醚型磺酸盐阴离子表面活性剂的制备方法：
将1mol脂肪醇(C12-14醇)聚醚(n＝6-24，m＝1-10)，0.02mol碳酸钾、0.02mol的碳酸铯、0.02mol的1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯、0.02mol的三乙胺，1.1mol氢氧化钾(换算为100％纯度)投入三口烧瓶中，开启搅拌，在40-50℃下反应0.8h。然后向烧瓶中滴加1.1mol熔融的1，3丙烷磺内酯(熔点40℃)，1h后滴加完毕，继续在40-50℃下搅拌1.5h直至反应完全，得到黄色至棕黄色液体物料(n＝6-15)或膏状物料(n＝20-24)，收率＞95％。产品经两相滴定法检测其活性物含量为75-85％，卡尔费休水分测定仪检测其含水量为1-5％，pH为9-12。
实施例7
本发明聚醚型磺酸盐阴离子表面活性剂的制备方法：
将1mol萘酚聚醚聚醚(n＝6-24，m＝2-10)，0.01mol四丁基溴化铵、0.02mol的1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯和0.02mol的三乙胺，1mol氢氧化钾(换算为100％纯度)投入三口烧瓶中，开启搅拌，在40-50℃下反应0.2h。然后向烧瓶中滴加1.3mol熔融的1，3丙烷磺内酯(熔点40℃)，1h后滴加完毕，继续在40-50℃下搅拌1.5h直至反应完全，得到黄色至棕黄色液体物料(n＝6-15)或膏状物料(n＝20-24)，收率＞95％。产品经两相滴定法检测其活性物含量为75-85％，卡尔费休水分测定仪检测其含水量为1-5％，pH为9-12。
实施例8
本发明聚醚型磺酸盐阴离子表面活性剂的制备方法：
将1mol脂肪醇(C12-14醇)聚醚(n＝6-24，m＝1-10)，0.02mol碳酸钾、0.02mol的碳酸铯、0.02mol的四丁基溴化铵、0.02mol的1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯和0.02mol的三乙胺，1mol氢氧化钾(换算为100％纯度)投入三口烧瓶中，开启搅拌，在40-50℃下反应0.8h。然后向烧瓶中滴加1mol熔融的1，3丙烷磺内酯(熔点40℃)，1h后滴加完毕，继续在40-50℃下搅拌1.5h直至反应完全，得到黄色至棕黄色液体物料(n＝6-15)或膏状物料(n＝20-24)，收率＞95％。产品经两相滴定法检测其活性物含量为75-85％，卡尔费休水分测定仪检测其含水量为1-5％，pH为9-12。
实施例9
将上述实施例1制备的嵌断聚醚磺酸盐作为载体用于挂镀电镀锌，其电镀槽液配方为表1所示：
表1.挂镀氯化钾镀锌的电镀槽液配方
电镀槽液pH为4.9-5.8，光亮电流密度范围为0.5-5A/dm3，温度范围为10-60℃。所得镀层光亮度好、不易氧化，分散性及稳定性能优良，稳定持久不变色，具有广泛的推广应用价值和良好的经济社会效益。
实施例10
将上述实施例1制备的嵌断聚醚磺酸盐作为载体用于滚镀电镀锌，其电镀槽液配方为表2所示：
表2.滚镀氯化钾镀锌的电镀槽液配方
电镀槽液pH为4.9-5.8，光亮电流密度范围为0.2-1.5A/dm3，温度范围为10-60℃。所得镀层光亮度好、不易氧化，分散性及稳定性能优良，稳定持久不变色，具有广泛的推广应用价值和良好的经济社会效益。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。