一种Y型三嵌段非离子型聚氨酯Bola表面活性剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种表面活性剂的制备方法，特别是Y型三嵌段非离子型聚氨酯Bola表面活性剂的制备。
【背景技术】
[0002]表面活性剂是一种一端含有亲水基，一端含有疏水基，加入很少量即能显著降低溶剂表面张力，改变体系表面状态，从而产生湿润、乳化、起泡、增溶作用的物质。而Bola型表面活性剂的结构不同于经典的表面活性剂，它的两端为亲水基中间为疏水基，Gemini型表面活性剂是用化学键将两个相同或不同的两亲部分联接起来的表面活性剂。
[0003]非离子型聚氨酯Bola表面活性剂是一种在水中不电离的表面活性剂，该类表面活性剂虽然应用较晚，但在许多方面具有比离子型表面活性剂更加优良的性能，其稳定性更高，不易受酸碱的影响，分子设计裁剪性强，与其他类型表面活性剂有很好的相容性，从而在生物材料，药物输送，乳液分散剂和涂料等方面具有广泛的应用。
[0004]然而与低分子表面活性剂和Gemini表面活性剂相比，由于Bola型表面活性剂在溶液表面的吸附层是由亚甲基组成的，而亚甲基降低表面张力的能力不如甲基，因此Bola表面活性剂降低溶液表面张力的能力较低，通常很难达到低分子表面活性剂和Gemini表面活性剂的降低值，所以找到一种具有更高表面活性的Bola型表面活性剂近年来已经成为大家研究表面活性剂的热点。然而现阶段离子型表面活性剂的研究更多，对于非离子型聚氨酯Bola表面活性剂的研究报道不多。
[0005]如中国专利(CN102731773A)公开了一种三嵌段可交联非离子表面活性剂的制备方法，它由马来酸酐和等摩尔的长脂肪链溶于溶剂中加热反应，将产物的溶剂除去后与干燥的聚乙二醇在溶解于溶剂中，再加二环己基碳二亚胺溶液反应得到。该专利称该表面活性剂稳定性好，副产物少，转化率高，但是该表面活性剂合成过程中需要不断地溶解和除溶剂，使操作过程复杂，且添加的溶剂有一定毒性，对环境和生物体存在潜在的安全风险，不符合绿色化学的原则。
[0006]如中国专利(CN1810846)公开了一种三嵌段可聚合型聚氨酯分子表面活性剂的制备方法，它由聚乙烯醚，聚氧丙烯醚和二异氰酸酯聚加聚反应而成。该专利称该表面活性剂对溶液离子强度和pH值变化容忍性好，具有聚合、交联功能等优点，然而这类表面活性剂吸附在溶液表面时，吸附层由亚甲基组成，亚甲基降低表面张力的能力不如甲基，因此，该表面活性剂降低表面活性的能力不强。
[0007]本发明以单硬脂酸甘油酯和异佛尔酮二异氰酸酯共聚物为原料，与聚乙烯单甲醚嵌段共聚物生成一种Y型三嵌段非离子型聚氨酯Bola表面活性剂。本发明生成的表面活性剂在溶液表面吸附时，吸附层由甲基组成，而普通三嵌段Bola表面活性剂在溶液表面吸附时吸附层由亚甲基组成，甲基降低表面活性的能力高于亚甲基，所以该表面活性剂具有更高的降低表面张力的能力。此外Y型三嵌段非离子型聚氨酯Bola表面活性剂在制备过程中未添加任何有机溶剂，具有绿色环保的优点，且操作简单，为聚氨酯结构，具有更好的生物相容性。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种Y型具有高表面活性的非离子型聚氨酯Bola表面活性剂的制备方法，系首先将二异氰酸酯与单硬脂酸甘油酯共聚，然后与聚乙烯单甲醚嵌段共聚生成。
[0009]本发明所提供的Y型三嵌段非离子型聚氨酯Bola表面活性剂的特征在于:
(1)本发明所提供的制备方法在合成Y型三嵌段非离子型聚氨酯Bola表面活性剂时，因为反应温度高于反应物熔点，在反应温度下反应物可以互溶，因而合成过程中不需使用任何有机溶剂，符合绿色化学发展需求。
[0010](2) 本发明所合成的Y型三嵌段非离子型聚氨酯Bola表面活性剂为聚氨酯结构，分子结构易于调控，亲水性强，溶解度高，有更好的生物相容性。
[0011](3)本发所合成的Y型三嵌段非离子型聚氨酯Bola表面活性剂吸附在溶液表面时，由甲基构成了吸附层，改善了以前聚氨酯非离子Bola表面活性剂降低溶液表面张力不足的缺陷，使Bola表面活性剂的表面活性得到提高。
[0012]本发明的目的是通过下述技术方案实现的:
本专利所述的Y型三嵌段非离子型聚氨酯Bola表面活性剂的制备是先由二异氰酸酯和单硬脂酸甘油酯共聚，然后再加入聚氧乙烯单甲醚，经嵌段聚合而得，其中各组分的质量配比为:
二异氰酸酯15.7-40.1
单硬脂酸甘油酯 15.4-32.7 聚氧乙烯单甲醚 31.7~67.8 催化剂0.1-0.3
蒸馏水100~500
其中Y型三嵌段非离子型聚氨酯Bola表面活性剂是通过以下特定工艺合成:
(1)在100~120°C，真空度为0.09MPa的条件下对聚氧乙烯单甲醚进行减压蒸馏5~8小时，除去水分。
[0013](2)将四颈瓶、搅拌器、加料管等仪器于100~120°C干燥2~4小时，取出置于干燥器中冷却。
[0014](3)向带有搅拌器、温度计的四颈瓶中加入单硬脂酸甘油酯，搅拌下加热至80?90。。。
[0015](4)加入催化剂二月桂酸二丁基锡，然后滴加二异氰酸酯，反应1.5-2小时。
[0016](5)加入聚氧乙烯单甲醚，继续反应1.5~2小时。
[0017](6)冷却至30°C，加入蒸馏水搅拌30~60分钟，即制得非离子性三嵌段聚氨酯。
[0018]其中:二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯，甲苯二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种；聚氧乙烯单甲醚是数量平均分子量为200、350、550、750中的一种。
[0019]本发明的优点在于:Y型三嵌段非离子型聚氨酯Bola表面活性剂由甲基组成吸附层，能更好的降低溶液的表面张力；其在合成过程中没有添加任何有机溶剂，符合绿色环保的发展潮流；其聚氨酯的分子结构使得该表面活性剂具有更好的生物相容性，且分子结构易于调控。
[0020]【具体实施方式】:
实施例一:在温度为120°C，真空度为0.09MPa的条件下对聚氧乙烯单甲醚进行减压蒸馏8小时，除去水分。将四颈瓶、搅拌器、加料管等仪器于120°C干燥2小时，取出置于干燥器中冷却。向带有搅拌器、温度计的四颈瓶中加入8.7g单硬脂酸甘油酯，搅拌下加热至80°C。加入0.02g 二月桂酸二丁基锡，然后滴加11.2g异佛尔酮二异氰酸酯，反应2小时。加入10g数量平均分子量为200的聚氧乙烯单甲醚，继续反应2小时。然后冷却至30°C，加入120g蒸馏水搅拌30分钟出料，即可得固含量为20%的Y型三嵌段非离子型聚氨酯Bola表面活性剂。
[0021]实施例二:在温度为120°C，真空度为0.09MPa的条件下对聚氧乙烯单甲醚进行减压蒸馏8小时，除去水分。将四颈瓶、搅拌器、加料管等仪器于120°C干燥2小时，取出置于干燥器中冷却。向带有搅拌器、温度计的四颈瓶中加入8.7g单硬脂酸甘油酯，搅拌下加热至80°C。加入0.02g 二月桂酸二丁基锡，然后滴加11.2g异佛尔酮二异氰酸酯，反应2小时。加入17.5g数量平均分子量为350的聚氧乙烯单甲醚，继续反应2小时。然后冷却至30°C，加入150g蒸馏水搅拌30分钟出料，即可得固含量为20%的Y型三嵌段非离子型聚氨酯Bola表面活性剂。
[0022]实施例三:在温度为100°C，真空度为0.09MPa的条件下对聚氧乙烯单甲醚进行减压蒸馏8小时，除去水分。将四颈瓶、搅拌器、加料管等仪器于120°C干燥2小时，取出置于干燥器中冷却。向带有搅拌器、温度计的四颈瓶中加入8.7g单硬脂酸甘油酯，搅拌下加热至80°C。加入0.02g 二月桂酸二丁基锡，然后滴加11.2g异佛尔酮二异氰酸酯，反应2小时。加入27.5g数量平均分子量为550的聚氧乙烯单甲醚，继续反应2小时。然后冷却至30°C，加入142.5g蒸馏水搅拌30分钟出料，即可得固含量为25%的Y型三嵌段非离子型聚氨酯Bola表面活性剂。
[0023]实施例四:在温度为120°C，真空度为0.09MPa的条件下对聚氧乙烯单甲醚进行减压蒸馏5小时，除去水分。将四颈瓶、搅拌器、加料管等仪器于120°C干燥2小时，取出置于干燥器中冷却。向带有搅拌器、温度计的四颈瓶中加入8.7g单硬脂酸甘油酯，搅拌下加热至80°C。加入0.02g 二月桂酸二丁基锡，然后滴加11.2g异佛尔酮二异氰酸酯，反应2小时。加入37.5g数量平均分子量为750的聚氧乙烯单甲醚，继续反应2小时。然后冷却至30°C，加入172.5g蒸馏水搅拌30分钟出料，即可得固含量为25%的Y型三嵌段非离子型聚氨酯Bola表面活性剂。
【主权项】
1.本发明专利涉及一种Y型三嵌段非离子型聚氨酯Bola表面活性剂的制备方法，其特征在于该表面活性剂由二异氰酸酯、单硬脂酸甘油酯与聚氧乙烯单甲醚通过嵌段聚合而成；其中，各组分的质量配比为: 二异氰酸酯15.7-40.1 单硬脂酸甘油酯 15.4-32.7 聚氧乙烯单甲醚 31.7~67.8 催化剂0.1-0.3 蒸馏水100~500 Y型三嵌段非离子型聚氨酯Bola表面活性剂是通过以下特定工艺合成: (1)在100~120°C，真空度为0.09MPa的条件下对聚氧乙烯单甲醚进行减压蒸馏5~8小时，除去水分； (2)将四颈瓶、搅拌器、加料管等仪器于100~120°C干燥2~4小时，取出置于干燥器中冷却； (3)向带有搅拌器、温度计的四颈瓶中加入单硬脂酸甘油酯，搅拌下加热至80~90°C; (4)加入二月桂酸二丁基锡，然后滴加二异氰酸酯，保持反应温度为80~9(TC，反应1.5-2小时； (5)加入聚氧乙烯单甲醚，保持反应温度为80~90°C，反应1.5-2小时； (6)冷却至30°C，加入蒸馏水搅拌30~60分钟，即制得三嵌段非离子型聚氨酯Bola表面活性剂。2.根据权利要求1所述的一种Y型三嵌段非离子型聚氨酯Bola表面活性剂的制备方法，其特征在于所用的聚氧乙烯单甲醚是数量平均分子量为200、350、550、750中的一种，所用的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯，甲苯二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种。
【专利摘要】本发明公开了一种Y型三嵌段非离子型聚氨酯Bola表面活性剂及其制备方法。该发明所表述的表面活性剂是由单硬脂酸甘油酯与二异氰酸酯共聚，然后与聚氧乙烯单甲醚经嵌段聚合生成。该合成过程操作简单，不使用有机溶剂，对环境友好。所合成的表面活性剂为聚氨酯结构，水溶性好，生物相容性佳。Y型分子结构使其吸附在溶液表面时表面吸附层由甲基组成，而普通Bola表面活性剂的表面吸附层由亚甲基组成。由于甲基降低表面张力的能力高于亚甲基，因此该Y型表面活性剂具有更强的降低表面张力的能力，可用于驱油，污水处理，超分子薄制备等方面。
【IPC分类】C08G18/32, C08G18/66, B01F17/52, B01F17/42, C08G18/48
【公开号】CN105384899
【申请号】CN201510889084
【发明人】金勇 , 孙小鹏, 李汉平, 赖双权, 姜卫龙
【申请人】四川大学
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年12月7日