Transcript 02-5 乙氧基化与非离子表面活性剂生产技术

第二章 表面活性剂
Chapter2 Surfactant
第四节 乙氧基化与
非离子表面活性剂生产技术
Chemical Engineering Department
复
习
克拉夫托点与浊点的区别；
乙氧基化反应机理：阴离子聚合；
阴离子聚合条件与操作特点：无水无氧；真
空脱水、氮气置换
乙氧基化工艺：液态与气态原料的接触方式
脂肪醇聚氧乙烯醚生产：间歇搅拌
、间歇循环、连续生产
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第四节 乙氧基化与
非离子表面活性剂生产技术
二、聚氧乙烯类非离子表面活性剂
三、脂肪酸多元醇酯类非离子表面活性剂
四、蔗糖脂肪酸酯
五、烷基糖苷（APG）
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乙氧基化反应机理回顾
阴离子聚合机理
 链引发：形成单氧乙烯阴离子
R-O-
+ H2C
慢
CH2
R-O-CH2CH2-O-
控制步骤
O
 链增长：生成聚氧乙烯阴离子
R-O-CH2CH2-O- + n H2C
CH2
快
R-O-CH2CH2-(O-CH2CH2)n-O-
O
夺质子反应
-
R-O-CH2CH2-O + ROH
快
R-O-CH2CH2-OH + RO4
夺质子反应对链增长的影响
链引发
R-O-
+ H2C
慢
CH2
R-O-CH2CH2-O-
控制步骤
O
链增长
R-O-CH2CH2-O- + n H2C
CH2
快
R-O-CH2CH2-(O-CH2CH2)n-O-
O
夺质子反应
-
R-O-CH2CH2-O + ROH
快
R-O-CH2CH2-OH + RO-
 ROH为脂肪酸、烷基酚
夺质子易进行，全部链引发后再进行链增长
 ROH为脂肪醇
夺质子不易进行，链增长伴随链引发进行
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二、聚氧乙烯类非离子表面活性剂
（二）烷基酚聚氧乙烯醚的生产
O-烷基化
反应过程
R
OH + H2C
CH2
R
O-CH2CH2-OH
O
R
O-CH2CH2-OH + (n-1) H2C
CH2
R
O
阴离子聚合条件：无水无氧
O CH2CH2
OH
n
商品名：乳化剂OP、NP
生产操作特点：真空脱水、氮气置换
具体操作过程：先加入疏水原料、催化剂→
真空脱水、氮气置换→再压入环氧乙烷
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（二）烷基酚聚氧乙烯醚的生产
间歇循环式生产流程
文丘里射流器（混
合环氧乙烷）
④
①
脂肪醇或烷基酚
①
物料
循环
混和
②
③
③
7
间歇循环流程-文献图识读
8
流程简图-文献图-专业术语
9
教材重点小结
间歇搅拌釜式生产：p30
10
教材重点小结
间歇循环式生产p31
11
教材重点小结
（二）烷基酚聚氧乙烯醚的生产 p32
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二、聚氧乙烯类非离子表面活性剂
（三）脂肪酸聚氧乙烯酯的生产
反应过程：与酚类反应类似
R-CO-OH + H2C
CH2
NaOH
O-烷基化
R-CO-O-CH2CH2-OH
O
R-CO-O-CH2CH2-OH + (n-1) H2C
CH2
NaOH
R-CO O
O
CH2CH2
OH
n
阴离子聚合条件：无水无氧
生产操作特点：真空脱水、氮气置换
商品名：卖泽
具体操作过程：先加入疏水原料、催化剂→
真空脱水、氮气置换→再压入环氧乙烷
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教材重点小结
（三）脂肪酸聚氧乙烯酯的生产 p33
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（四）聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚
先通环氧丙烷与丙二醇，再加环氧乙烷
H
NaOH
C CH3
HO-CH2CH2CH2-OH + m H2C
H O
CH2CH
O
H O
CH2CH
CH3
OH + (n+p ) H2C CH2
m
O
OH
m
CH3
NaOH
H O CH2CH2
O
CH2CH
n
m
HO-CH2CH2-OH
OH
p
+ m H2C
CH2
NaOH
亲水部分
H O CH2CH2
O
CH2CH2
O CH2CH2
CH3
先通环氧乙烷与乙二醇，再加环氧丙烷
H O
亲油部分
H
OH + (n+p ) H2C C
m
O
CH3
NaOH
H O CH2CH
O
n
CH3
OH
m
CH2CH2
O
CH2CH
m
OH
p
CH3
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聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物
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三、脂肪酸多元醇酯类非离子表面活性剂
 结构特征
亲水基：多元醇的未反应羟基
R-COO
CH2
OH
O
HC
OH
H2C
OH
甘油脂肪酸（单）酯
CH2-O-CO-R
HO
OH
失水山梨醇脂肪酸（单）酯
 主要用途：W/O与O/W乳化剂
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三、脂肪酸多元醇酯类非离子表面活性剂
（一）脂肪酸甘油酯
主要用途：食品工业和化妆品工业
1、酯交换法生产
O
R
C
O
CH2
+
RCO-O
CH
RCO-O
CH2
油脂
2、直接酯化法生产
R
C
O
OH +
脂肪酸
RCO-O
RCO-O
CH2
H2C
OH
HC
OH
HC
OH
H2C
OH
H2C
OH
RCO-O
+ RCO-O
CH2
CH
H2C
OH
CH2
H2C
OH
HC
OH
HC
OH
H2C
OH
H2C
OH
+ H2O
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（一）脂肪酸甘油酯
3、间歇式酯化装置
脂肪酸
油脂
下层共沸溶
剂返回
甘油
其他多元醇
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（二）失水山梨醇脂肪酸酯及其衍生物
1、失水山梨醇（山梨醇酐）脂肪酸酯
商品名：斯盘（Span）
CHO
H
HO
CH2OH
OH
H
H
加氢
HO
OH
H
H
OH
H
OH
H
OH
H
OH
CH2OH
葡萄糖
OH
O
140℃, H2SO4
CH2-OH + H2O
30 min
HO
OH
CH2OH
山梨醇
生产方法：直接酯化法、酯交换法
单酯
双酯
三酯
应用：食品工业、医药工业、化妆品工业等
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斯盘产品质量标准
亲油基原料 p34
C12
C14
C12~C16 C18 C18
C18
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2、失水山梨醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚
商品名：吐温（Tween）
OH
CH3ONa
O
CH2-O-CH3O-R+
n H2C
CH2
130~170℃
O
HO
OH
失水山梨醇脂肪酸（单）酯
O
O-CH2-CH2 OH
O
c
CH2 O-CH2-CH2 O C R
HO
CH2-CH2-O
d
b
O-CH2-CH2 OH
a
n=a+b+c+d
生产方法：斯盘进行乙氧基化反应
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斯盘、吐温组成和性质比较
P44：10、11题
产品
组
成
S-60
失水山梨醇硬脂酸单酯
S-80
失水山梨醇油酸单酯
失水山梨醇单硬脂酸酯
T-60
聚氧乙烯醚
失水山梨醇单油酸酯
T-80
聚氧乙烯醚
主要性质
不溶于水，
W/O型乳化剂
及分散剂
溶于水，
O/W型乳化剂
及分散剂
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四、蔗糖脂肪酸酯
 合成路线：酯交换法
关键工艺：蔗糖与
脂肪酸酯的混和问题
脂肪酸酯+蔗糖 互溶性差
CH2OH
O
OH
CH2OH
OH
O
O
OH
酯交换
+ R-CO-OCH3
OH
无水 K2CO3
1、溶剂法：DMF溶剂
CH2OH
OH
蔗糖 C12H22O11
R-CO-O-CH2
O
OH
O
OH
OH
OH
CH2OH
O
2、微乳化法：丙二醇、
水作乳化介质（分散相）
OH
CH2OH
蔗糖脂肪酸单酯
3、无溶剂法：
借助表面活性剂分散
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五、烷基糖苷（APG）
CH2OH
O
CH2OH
O
+ R-OH
OH
OH
OH
脂肪醇
R
O
OH
O
OH
OH
葡萄糖
缩合
n
Alkyl Polyglucoside,APG n=1.1~3, R=C8~C18
烷基糖苷(APG)是目前为止，世界上唯一的无毒级全天然
的表面活性剂，属绿色产品。是新一代环境友好表面活性剂，
国外九十年代才实现工业化生产。
所用原料是由可再生的植物资源衍生而来的葡萄糖和脂肪
醇，烷基糖苷完全可生物降解。
这类表面活性剂由于其无毒、无刺激及出色的表面活性而
广泛应用于洗涤剂、化妆品、食品和医药等领域。
它是餐具洗涤剂、洗发水、沐浴液、洗手液、洗面奶等高
档洗涤类产品和护理用品的重要组份。
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小 结 Summary
阴离子聚合条件与操作特点：无水
无氧；真空脱水、氮气置换
操作技术：先加入疏水原料、催化剂→
然后真空脱水、氮气置换→再压入环氧乙烷
斯盘、吐温组成与性质区别：失
水山梨醇脂肪酸酯及聚氧乙烯醚