椰子油酸單乙醇酰胺丁氧基醚的合成

趙　強(qiáng)，劉傳玉，黎　慶（黑龍江省科學(xué)院 高技術(shù)研究院，黑龍江 哈爾濱 150040）

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椰子油酸單乙醇酰胺丁氧基醚的合成

趙強(qiáng)，劉傳玉，黎慶
（黑龍江省科學(xué)院 高技術(shù)研究院，黑龍江 哈爾濱 150040）

摘要：以椰子油酸單乙醇酰胺、環(huán)氧丁烷為原料，進(jìn)行開環(huán)聚合反應(yīng)合成椰子油酸單乙醇酰胺丁氧基醚，考察了椰子油酸單乙醇酰胺丁氧基醚合成的條件。實(shí)驗(yàn)表明，在反應(yīng)物椰子油酸單乙醇酰胺與環(huán)氧丁烷物質(zhì)的量比為1∶2，反應(yīng)溫度155℃，反應(yīng)時(shí)間3h的條件下，環(huán)氧丁烷的轉(zhuǎn)化率可達(dá)98.0%以上。

關(guān)鍵詞：椰子油酸單乙醇酰胺；丁氧基化；聚合

前言

近年來由于椰子油酸二乙醇酰胺（俗稱6501）的毒性問題引起人們的高度關(guān)注，替代6501的呼聲越來越高。椰子油酸單乙醇酰胺是替代6501的首選產(chǎn)品，它具有無毒、生物降解度高，性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)[2～3]，但也存在致命的缺點(diǎn)，常溫下是固體，不溶于冷水，僅分散在熱水中，大大影響椰子油酸單乙醇酰胺的使用，因此解決椰子油酸單乙醇酰胺的水溶性問題受到一定的關(guān)注。為使椰子油酸單乙醇酰胺有良好的水溶性，雖然有很多性能優(yōu)異椰子油酸單乙醇酰胺的醚類衍生物出現(xiàn)[4]，但在保持椰子油酸單乙醇酰胺固有的穩(wěn)泡、增稠性能方面，都還沒能接近椰子油酸單乙醇酰胺的效果，比如說：脂肪酸單乙醇酰胺（醚）硫酸酯鹽主要起發(fā)泡、乳化、分散和增溶的作用；脂肪酸單乙醇酰胺（醚）磷酸酯鹽則用于殺菌和消毒作用；而椰子油酸單乙醇酰胺聚氧乙烯醚[5～6]，經(jīng)乙氧基化后，椰子油酸單乙醇酰胺可以變成液態(tài)，具有優(yōu)良的生態(tài)性能，去污能力有很大提高，但它的穩(wěn)泡、增稠的能力較椰子油酸單乙醇酰胺差很遠(yuǎn)；而最新研究的丙氧基化椰子油酸單乙醇酰胺，雖然可以較好地替代椰子油酸單乙醇酰胺，但由于椰子油酸單乙醇酰胺丙氧基醚合成時(shí)需要低溫回流反應(yīng)，對(duì)工業(yè)化的裝置和制冷條件設(shè)備要求非?？量?，目前還僅限于實(shí)驗(yàn)室制備階段，沒有工業(yè)化產(chǎn)品。

本研究在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合多年來從事丙氧基化椰子油酸單乙醇酰胺研究的經(jīng)驗(yàn)[1]，以氫氧化鉀為催化劑，研制了椰子油酸單乙醇酰胺丁氧基醚，該產(chǎn)品無毒、生物降解度可達(dá)99.8%以上，產(chǎn)品穩(wěn)泡性與椰子油酸單乙醇酰胺基本相當(dāng)，克服了椰子油酸單乙醇酰胺不易溶水的缺點(diǎn)，工藝條件溫和，為椰子油酸單乙醇酰胺的應(yīng)用增加了新的方法。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器設(shè)備和試劑

儀器設(shè)備：500mL帶回流冷凝器玻璃三口反應(yīng)器

試劑：椰子油酸單乙醇酰胺（含甘油）：工業(yè)級(jí)，上海亞洲化學(xué)品有限公司；環(huán)氧丁烷：試劑化學(xué)純，上海陽光試劑有限公司；氫氧化鉀：試劑化學(xué)純天津大陸化學(xué)試劑廠。

其中：B為CH3CH2；R為椰子油酸基；X為1-10

將椰子油酸單乙醇酰胺125g放入安裝有回流冷凝器的帶攪拌三口反應(yīng)瓶中，加熱到150～160℃，加入約73g環(huán)氧丁烷和1.0g氫氧化鉀，反應(yīng)持續(xù)約2.5～3.5h，冷卻到室溫，得到一個(gè)深棕色的透明黏稠液體，即為成品。

2　結(jié)果與討論

2.1原料配比對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響

以KOH為催化劑，用量0.5%（wt），反應(yīng)溫度155℃，反應(yīng)時(shí)間3h，R：轉(zhuǎn)化率，%；T/CMA：環(huán)氧丁烷和椰子油酸單乙醇酰胺的物質(zhì)的量比。

表1　原料配比對(duì)轉(zhuǎn)化率試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果Table 1　The effect of raw material ratio on the conversion of epoxybutane

由表1可見，反應(yīng)配比對(duì)反應(yīng)沒有大的影響，考慮到產(chǎn)品的環(huán)氧丁烷結(jié)合率影響產(chǎn)品的水溶性，一般來講T/CMA（mol）＝2∶1（mol），比較合理。

2.2反應(yīng)溫度對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響

原料配比：T/CMA（mol）＝2∶1，催化劑用量0.5%，時(shí)間3h。

R：轉(zhuǎn)化率，%；Tem，℃：反應(yīng)溫度。

表2　反應(yīng)溫度對(duì)環(huán)氧丁烷轉(zhuǎn)化率的影響Table 2　The effect of reaction temperature on the conversion rate of epoxybutane

由表2可見，反應(yīng)溫度對(duì)環(huán)氧丁烷的轉(zhuǎn)化率影響較大，溫度過低，固態(tài)的椰子油酸單乙醇酰胺溶解不是很好，環(huán)氧丁烷接觸不完全，造成環(huán)氧丁烷的流失，溫度過高時(shí)環(huán)氧丁烷接觸溶液汽化過快，沒來得及反應(yīng)便被攜帶出去。

2.3反應(yīng)時(shí)間對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響

原料配比：T/CMA（mol）＝2∶1，催化劑用量0.5%，反應(yīng)溫度155℃。R：轉(zhuǎn)化率，%；Time：反應(yīng)時(shí)間，h。

表3　反應(yīng)時(shí)間和轉(zhuǎn)化率試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果Table 3　The effect of reaction time on the conversion of epoxybutane

由表3可見，反應(yīng)時(shí)間過短，環(huán)氧丁烷與椰子油酸單乙醇酰胺不能完全接觸，轉(zhuǎn)化率較低，當(dāng)反應(yīng)到一定時(shí)間后，轉(zhuǎn)化率不再提高，因此選擇3h比較適宜。

2.4產(chǎn)品性能試驗(yàn)結(jié)果：

2.4.1本樣品、椰子油酸單乙醇酰胺和椰子油酸二乙醇酰胺的穩(wěn)泡試驗(yàn)對(duì)比

19%硫酸月桂酸基鈉鹽加1%的上述三種測(cè)試產(chǎn)品。

表4　椰子油酸單乙醇酰胺和椰子油酸二乙醇酰胺的穩(wěn)泡性對(duì)比結(jié)果Table 4　The comparison between coconut oil monoethanolmide and coconut oil diethanolamide on their foam stabilization

由以上數(shù)據(jù)可以看出，在穩(wěn)泡方面，該樣品和椰子油酸單乙醇酰胺和椰子油酸二乙醇酰胺的效果很接近，沒有改變產(chǎn)品固有的穩(wěn)泡性。

2.4.2本樣品、椰子油酸單乙醇酰胺和椰子油酸二乙醇酰胺的黏度試驗(yàn)和水溶性對(duì)比

表5　本產(chǎn)品、椰子油酸單乙醇酰胺和椰子油酸二乙醇酰胺的黏度和水溶性對(duì)比結(jié)果.Table 5　The comparison between coconut oil monoethanolamide and coconut oil diethanolamide on their viscosity and water-solubility

19%硫酸月桂酸基鈉鹽加1%的上述三種測(cè)試產(chǎn)品。

由以上數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)過丁氧基化后的椰子油酸單乙醇酰胺，凝固點(diǎn)從63℃降為8℃，測(cè)試的黏度也降低了很多，并且水溶性較好。

3　結(jié)論

從以上數(shù)據(jù)可以看出，由椰子油酸單乙醇酰胺和環(huán)氧丁烷反應(yīng)生成椰子油酸單乙醇酰胺丁氧基醚適宜的條件是：KOH為催化劑，原料椰子油酸單乙醇酰胺∶環(huán)氧丁烷=1∶2（mol），反應(yīng)溫度150～160℃，反應(yīng)時(shí)間2.5～3.5h。通過性能比較試驗(yàn)，可以看出椰子油酸單乙醇酰胺丁氧基醚與椰子油酸單乙醇酰胺和椰子油酸二乙醇酰胺的穩(wěn)泡性基本接近，完全可以替代椰子油酸單乙醇酰胺和椰子油酸二乙醇酰胺，并且具有良好的水溶性。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 趙強(qiáng),劉傳玉.椰子油單乙醇酰胺丙氧基醚的合成［J］.化學(xué)與黏合,2012（6）:36～38.

［2］ 王鈺璠，謝榮錦.椰子油酸單乙醇酰胺的合成與應(yīng)用［J］.精細(xì)石油化工進(jìn)展，2002，3（5）：1～4.

［3］ 方銀軍，潘曉飛.椰子油酸單乙醇酰胺性能研究［J］.日用化學(xué)工業(yè)，1998（2）：14～18.

［4］ 孫玲新，葛虹.脂肪酸單乙醇酰胺及其衍生物的合成與應(yīng)用［J］.精細(xì)石油化工進(jìn)展，2004，5（5）：54～58.

［5］ 李偉軍.乙氧基化脂肪酸單乙醇酰胺的應(yīng)用性質(zhì)［J］.日用化學(xué)工業(yè)譯叢，1993（3）：8～10.

［6］ 龔儉.大豆油單乙醇酰胺系列乙氧基化合物的性能研究［J］.科技進(jìn)展，2003，17（2）：42～43.

%Study on the Synthesis of Coconut Oil Monoethanolamide Butoxy Ether

ZHAO Qiang,LIU Chuan-yu and LI Qing
（Institute of Advanced Technology,Heilongjiang Academy of Sciences,Harbin 150040,China）

Abstract:The coconut oil monoethanolamide butoxy ether was prepared from coconut oil monoethanolamide and epoxybutane by the ring-opening polymerization method.The reaction conditions for the synthesis of coconut oil monoethanolamide butoxy ether were investigated.The optimum reaction conditions were obtained as follows:the molar ratio of coconut oil monoethanolamide to epoxybutane was 1:2,the reaction temperature and time was 155℃and 3h respectively.Under these conditions.the conversion of epoxybutane was 98.0%.

Key words：Conconutiol monoethanolamide;epoxybutane;polymerization

中圖分類號(hào)：TQ423.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-0017（2016）03-0191-03

收稿日期：2016-03-01

*基金項(xiàng)目：哈爾濱市科技局創(chuàng)新人才基金項(xiàng)目，（編號(hào)：RC2009QD018003）

作者簡(jiǎn)介：趙強(qiáng)（1963-），男，黑龍江雞西人，副研究員，主要研究方向?yàn)槿沼没瘜W(xué)品、表面活性劑等。