本发明涉及表面活性剂
技术领域：
，尤其涉及一种低粘度两性表面活性剂的制备方法。
背景技术：
：两性表面活性剂是在同一分子中既含有阴离子亲水基又含有阳离子亲水基的表面活性剂。最大特征在于它既能给出质子又能接受质子。在使用过程中具有以下特点：对织物有优异的柔软平滑性和抗静电性；有一定的杀菌性和防霉性；有良好的乳化性和分散性。羟乙基乙二胺是常用的两性表面活性剂的合成原料，其分子中含有一个伯胺和一个仲胺，与长链脂肪酸发生酰化反应后再通过与氯乙酸钠反应，得到两性表面活性剂以月桂酰两性乙酸钠为代表的脂肪酸酰胺两性表面活性剂的合成过程大致分为4步：1)月桂酸与羟乙基乙二胺(aeea)反应生成环状中间体；2)环状中间体进行水解(ph＞12)开环；3)开环之后的再与氯乙酸钠进行取代反应；4)对残留的氯乙酸钠进行水解以淬灭反应clch2coona+naoh→ohch2coona+nacl。以上工艺生产出的粘度为10000-20000mpa·s，固含量为35％-40％，无法生产浓度高于40％的产品，否则产品中的羟基乙酸钠残留过高(通常大于7％)，且产品粘度将超过30000mpa·s，对产品的应用带来很大的阻碍。技术实现要素：为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种使通过控制反应条件来控制反应向指定的方向生成移动的低粘度两性表面活性剂的制备方法。本发明的目的采用如下技术方案实现：一种低粘度两性表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：1)将脂肪酸与羟乙基乙二胺按1:1.1-1.3的摩尔比投入反应釜，于160-180℃反应，减压蒸馏，冷却至70-100℃；2)将步骤1)的物料加水稀释，并滴加浓度为30-40％氢氧化钠水溶液，调节体系的ph值为9.0-10.0，控温至60-70℃，水解1-3h；3)将氯乙酸溶解，并加入0.5-0.6摩尔比的30-40％氢氧化钠溶液混合，控制加入氢氧化钠的速度以控制温度不超过50℃；4)将步骤3)的物料和30-40％的氢氧化钠溶液同时滴加至步骤2)的物料中，控制滴加速度至体系的ph值为9.5-10.5，滴加完毕后，于80-90℃反应1-5h；5)继续加入氢氧化钠调节ph至大于13，在100-130℃反应2-7h，降温，加入柠檬酸调节ph至8.5-9.5，得到活性物含量不低于50％低粘度两性表面活性剂。进一步地，步骤1)中，所述脂肪酸为癸酸、月桂酸、十四酸、十六酸或十八酸中的一种，所述脂肪酸的纯度大于99％。单种的脂肪酸生产高浓度低粘度的产品更困难，如果是混合酸，比如椰子油酸、棕榈酸等，相同工艺下混合脂肪酸生产的产品粘度均只有单一脂肪酸的1/2-1/5。进一步地，步骤1)中，先将物料升温至160-180℃后反应1-4h，开启真空至真空度为-0.095mpa，继续升温至190-210℃减压蒸馏。进一步地，步骤2)中，氢氧化钠的浓度为32-35wt％。进一步地，步骤2)中，氢氧化钠的浓度为32-35wt％。进一步地，步骤3)中氯乙酸与步骤1)中的脂肪酸的摩尔比为1.8-2.2:1。进一步地，步骤3)中，氯乙酸与氢氧化钠的摩尔比为2:1。进一步地，步骤3)中氯乙酸的摩尔量与步骤4)的氢氧化钠的摩尔比为1:1.0-1.3。进一步地，步骤5)中，在100-130℃反应2-7h后，降温至60℃以下，使用柠檬酸中和至ph为8.5-9.5。进一步地，5)中，在100-130℃反应2-7h后，降温至60℃以下，使用柠檬酸中和至ph为8.5-9.5。相比现有技术，本发明的有益效果在于：1)本发明以脂肪酸为原料，通过与羟乙基乙二胺酰化成环、再控制ph值进行位置选择性水解，通过比较体系中加入的氯乙酸、产生的羟基乙酸和残留的氯乙酸的量可知，控制ph水解时，一摩尔的脂肪酸消耗的氯乙酸含量大幅增长，同时体系的粘度大幅下降，这可能是由于开环得到支链产物b占主导的中间体而导致粘度下降的；2)本发明通过将氯乙酸溶解后采用不足量的氢氧化钠进行中和得到酸性条件下的氯乙酸钠，从而有效减少氯乙酸水解成羟基乙酸，从而提高了氯乙酸与中间产物a或b的反应效率；3)本发明通过将部分中和的氯乙酸溶液和氢氧化钠溶液同时滴加到水解产物中，通过控制两种溶液的滴加速度而更易控制溶液的ph值，以减少氯乙酸钠水解成羟基乙酸钠，提高其与中间产物的反应效率；4)本发明得到的两性表面活性剂粘度较低的、固含量可高达50％的透明液体体系稳定。具体实施方式下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。本发明提供一种低粘度两性表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：1)将脂肪酸与羟乙基乙二胺按1:1.1-1.3的摩尔比投入反应釜，于160-180℃反应，减压蒸馏，冷却至70-100℃；2)将步骤1)的物料加水稀释，并滴加浓度为30-40％氢氧化钠水溶液，调节体系的ph值为9.0-10.0，控温至60-70℃，水解1-3h；3)将用水氯乙酸溶解将氯乙酸溶解，并加入0.5-0.6摩尔比的30-40％氢氧化钠溶液混合，控制加入氢氧化钠的速度以控制温度不超过50℃；4)将步骤3)的物料和浓度为30-40％的氢氧化钠溶液同时滴加至步骤2)的物料中，控制滴加速度至体系的ph值为9.5-10.5，滴加完毕后，于80-90℃反应1-5h；5)继续加入氢氧化钠调节ph至大于13，在100-130℃反应2-7h，降温，加入柠檬酸调节ph至8.5-9.5，得到活性物含量不低于50％低粘度两性表面活性剂。。该方法通过使用过量的羟乙基乙二胺与脂肪酸发生酰化成环反应，再通过真空除去大部分的羟乙基乙二胺，得到成环中间体，在控制的ph下滴加氢氧化钠溶液，进行水解以得到b产物占优势的混合产物，最后与氯乙酸钠进行亲核取代，从而得到粘度大幅度下降的低粘度两性表面活性剂。步骤3)使用不足量的氢氧化钠与氯乙酸配制成酸性的氯乙酸钠溶液，以使更好的控制温度不超过50℃，也有效减少氯乙酸水解为羟基乙酸的风险；步骤4)通过将氢氧化钠与氯乙酸钠溶液同时滴加至反应体系中，以使基于氯乙酸的摩尔量与氢氧化钠的摩尔比接近1:2，因为产物为碱性，1摩尔氯乙酸需要中和一摩尔氢氧化钠，而氯乙酸与中间体季胺化后，形成的约1摩尔的氯离子也需要1摩尔的氢氧化钠形成1摩尔氯化钠。进一步地，步骤1)中，癸酸、月桂酸、十四酸、十六酸或十八酸中的一种，所述脂肪酸的纯度大于99％。该链长度的脂肪酸具有较适宜的亲油性。步骤1)中，先将物料升温至160-180℃反应1-4h后，再开启真空，控制真空度为-0.9mpa，继续升温至190-210℃减压蒸馏。即优选为物料在高温下先进行一段时间的脱水反应，再在真空、相对更高温度下进行反应以除去残留的水使反应完全，并除去多余的羟乙基乙二胺。实施例1：一种低粘度两性表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：1)将1mol月桂酸与1.2mol羟乙基乙二胺投入反应釜，于170℃反应2.5h，开启真空至真空度为-0.095mpa，升温至200℃减压蒸馏3h，冷却至90℃备用；2)将步骤1)的物料加水稀释，滴加32wt％的氢氧化钠溶液，控制滴加速度以使体系的ph值为9.0-9.5，控温至65℃，水解2h；3)将2mol氯乙酸溶解，并加入1mol的32％氢氧化钠溶液混合，控制加入氢氧化钠的速度以控制温度不超过50℃；4)将步骤3)的物料和2.2mol32％的氢氧化钠溶液同时滴加至步骤2)的物料中，控制滴加速度至体系的ph值为9.5-10.5，滴加完毕后，于85℃反应3h；5)加入32％氢氧化钠溶液调节ph至大于13，在120℃反应5h，降温至60℃以下，加入柠檬酸调节ph至8.5-9.5，得到低粘度两性表面活性剂。实施例2：一种低粘度两性表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：1)将1mol脂肪酸与羟1.3mol乙基乙二胺投入反应釜，于160℃反应4h，开启真空至真空度为-0.095mpa，升温至180℃减压蒸馏3h，冷却至80℃备用；2)将步骤1)的物料加水稀释，滴加35wt％的氢氧化钠溶液，控制滴加速度以使体系的ph值为9.5-10.0，控温至65℃，水解2h；3)将2mol氯乙酸溶解，并加入1mol的35％氢氧化钠溶液混合，控制加入氢氧化钠的速度以控制温度不超过50℃；4)将步骤3)的物料和2.5mol35％的氢氧化钠溶液同时滴加至步骤2)的物料中，控制滴加速度至体系的ph值为9.5-10.5，滴加完毕后，于85℃反应3h；5)加入35％氢氧化钠溶液调节ph至大于13，在120℃反应5h，降温至60℃以下，加入柠檬酸调节ph至8.5-9.5，得到低粘度两性表面活性剂。实施例3：一种低粘度两性表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：1)将1mol椰油酸与1.1mol羟乙基乙二胺投入反应釜，于180℃反应1h，开启真空至真空度为-0.095mpa，升温至190℃减压蒸馏3h，冷却至70℃备用；2)将步骤1)的物料加水稀释，滴加32wt％的氢氧化钠溶液，控制滴加速度以使体系的ph值为9.0-9.5，控温至65℃，水解2h；3)将2mol氯乙酸溶解，并加入1mol的32％氢氧化钠溶液混合，控制加入氢氧化钠的速度以控制温度不超过50℃；4)将步骤3)的物料和2.6mol32％的氢氧化钠溶液同时滴加至步骤2)的物料中，控制滴加速度至体系的ph值为9.5-10.5，滴加完毕后，于85℃反应3h；5)加入32％氢氧化钠溶液调节ph至大于13，在120℃反应5h，降温至60℃以下，加入柠檬酸调节ph至8.5-9.5，得到低粘度两性表面活性剂。对比例1：一种两性表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：1)将1mol椰油酸与1.1mol羟乙基乙二胺投入反应釜，于180℃反应1h，开启真空至真空度为-0.095mpa，升温至190℃减压蒸馏3h，冷却至70℃备用；2)将步骤1)的物料倒入32wt％的氢氧化钠溶液中，ph＞12，控温至65℃，水解2h；3)将2mol氯乙酸溶解，与3mol32％的氢氧化钠溶液同时滴加至步骤2)的物料中，控制滴加速度至体系的ph值为9.5-10.5，滴加完毕后，于85℃反应3h；4)加入32％氢氧化钠溶液调节ph至大于13，在120℃反应5h，降温至60℃以下，加入柠檬酸调节ph至8.5-9.5，得到低粘度两性表面活性剂。性能检测与效果评价1.粘度测试将实施例1-3得到的低粘度表面两性表面活性剂使用dv-c粘度测试粘度，以方法测试固含量，其结果如下表所示：表1粘度与固含量测试mpa·s实施例1实施例2实施例3对比例1粘度[mpa·s]25343023375013560固含量[％]50.2％50.6％51.4％40.1％由上表可知，在相同的氯乙酸与脂肪酸的摩尔配比下，采用本发明提供的工艺制得的表面活性剂的粘度将减少至原来的1/3至1/4，且固含量可做到50％以上。2.残留试验使用离子色谱测定羟基乙酸和氯乙酸的含量，结果如下表所示。表2残留试验含量实施例1实施例2实施例3对比例1羟基乙酸[％]3.6％3.5％3.7％8.7％氯乙酸[ppm]12ppm10ppm10ppm105ppm由上表可知，对比例1与实施例1-3相比，氯乙酸的摩尔量相同，但是羟基乙酸的含量明显上升，即与相同的脂肪酸生成的中间体产物发生取代，氯乙酸的消耗量越大，环状中间体开环的产物中，b的占比量大，同时，得到的表面活性剂的粘度相对较低。3.存贮稳定性试验将实施例1-3和对比例1得到的低粘度表面两性表面活性剂，用pe瓶封盖分别置于50±2℃的烘箱、0-4℃冰箱内存放28天，观察内容物的变化，结果如下表所示。表3存贮稳定性试验50±2℃0-4℃实施例1无色透明粘稠状液体，无沉淀无色透明粘稠状液体，无沉淀实施例2无色透明粘稠状液体，无沉淀无色透明粘稠状液体，无沉淀实施例3无色透明粘稠状液体，无沉淀无色透明粘稠状液体，无沉淀对比例1无色透明粘稠状液体，无沉淀无色透明粘稠状液体，无沉淀由上表可知，由实施例1-3得到表面活性剂，其疏水疏油体系在不同的温度环境下同样具有较佳的稳定性。上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。当前第1页12