典型合成工艺-非离子型表面活性剂合成工艺2(37P选学)

《表面活性剂、胶体与界面化学基础》化妆品专业基础课主讲钟岩亮考试考核平时成绩：考勤+课堂表现

线上考核、互动、评价：50%期末考试：50%表活典型合成工艺表面活性剂原料*表面活性剂生产主要设备*离子型表面活性剂生产工艺*非离子型表面活性剂合成工艺*两性离子表面活性剂合成工艺*

【学习之南】非离子型表面活性剂合成工艺内容提要：

基本反应——氧乙基化反应脂肪醇聚氧乙烯醚的合成烷基酚聚氧乙烯醚的合成聚乙二醇脂肪酸酯及其他的合成多元醇的脂肪酸酯类合成小结

合成聚氧乙烯表面活性剂的基本反应——氧乙基化反应氧乙基化反应也叫环氧乙烷加成聚合反应RXH*代表脂肪醇等含有活泼氢原子的物质X表示使氢原子致活的杂原子，如O、N、S等R是疏水基团，如烷基、烷基芳烃、酯和醚等n则代表平均聚合度非离子型表面活性剂合成工艺反应机理环氧乙烷具有很大的活泼性，易发生开环反应，和含有活泼氢的化合物发生加成反应采用的催化剂不同，反应机理也不同多数采用碱性条件下EO开环加成，即碱催化的氧乙基化反应少数情况下采用酸性条件即酸催化的氧乙基化反应非离子型表面活性剂合成工艺采用LiOH、NaOH、KOH等碱作催化剂的氧乙基化反应是工业上的常用方法，反应分为两步进行(1)环氧乙烷（EO）开环非离子型表面活性剂合成工艺(2)聚合

非离子型表面活性剂合成工艺采用BF3、SnCl4、SnCl5及质子酸作催化剂的氧乙基化反应开环机理尚不十分清楚，多数认为是SN1型亲核取代反应非离子型表面活性剂合成工艺影响反应的主要因素

一.原料的影响环氧化物的影响

含活泼氢原料的影响:给出氢原子能力愈强，反应活性越高碳链长度增加，醇的活性降低，反应速度减慢伯醇>仲醇>叔醇在酚类反应物中，取代基有影响减：

CH3O->CH3->H>-Br>-NO2

环氧化物种类环氧乙烷环氧丙烷环氧丁烷相对反应速度10.40.1表1环氧化合物结构对反应活性的影响

非离子型表面活性剂合成工艺二、催化剂的影响酸性催化比碱性催化时的反应速度快80～100倍碱性催化剂碱性愈强，催化反应速度越快.KOH>NaOCH3>NaOC2H5>NaOH>K2CO3>Na2CO3催化剂浓度增高，反应速率加快，且在低浓度时反应速率的增加明显不同催化剂会影响产物的组成，即环氧乙烷加成数或聚合度n的分布。

催化剂类型聚合度n分布产品性能反应速度其它工业用途酸催化剂窄好快有副产物×碱催化剂宽差慢无副产物√表2不同催化剂对产物组成的影响

图1催化剂KOH浓度对EO加成速度的影响(135～140℃,十三醇：1mol)1.0.018mol;2.0.036mol;3.0.072mol;4.0.143mol非离子型表面活性剂合成工艺三、温度的影响温度升高，反应速度加快在不同的温度范围内，反应速度随温度升高而加快的辐度不同图2温度对EO加成速率的影响（十三醇1mol,KOH0.036mol）1.105～110℃；2.135～140℃；3.165～170℃；4.195～200℃四、压力的影响反应体系压力升高，环氧乙烷浓度加大，反应速度加快反应压力P（kPa）6421反应时间（h）1.4～1.5约2约1.5约2.6表31mol十三醇与350g环氧乙烷反应中压力对反应时间的影响

非离子型表面活性剂合成工艺非离子表面活性剂的合成

1脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）的合成结构通式：RO(CH2CH2O)nH是最重要的非离子表面活性剂品种之一商品名：平平加润湿性好、乳化性好、耐硬水、能用于低温洗涤、易生物降解、价格低廉按脂肪链和环氧乙烷加成数的不同，可以得到多种性能不同的产品

非离子型表面活性剂合成工艺商品名HLB脂肪链长引入乙氧基数（n）用途乳化剂FO122乳化剂乳化剂MOA54液体洗涤剂、合纤油剂净化剂FAE8印染渗透剂渗透剂JFC127～95渗透剂乳百灵A13矿油乳化剂平平加OS–1514.5匀染剂平平加0～2016.512乳化剂平平加O12～1615～22匀染剂、乳化剂匀染剂10225～30匀染剂、石油乳化剂表4脂肪醇聚氧乙烯醚主要品种

非离子型表面活性剂合成工艺PeregalO（平平加O）的合成方法非离子型表面活性剂合成工艺高碳醇的制备方法天然油脂和脂肪酸还原法有机合成法羰基合成法齐格勒法非离子型表面活性剂合成工艺高碳醇的制备方法石蜡法:得到的是仲醇，为自由基反应非离子型表面活性剂合成工艺环氧乙烷的制备方法环氧乙烷的合成方法主要有氯乙醇法和直接氧化法氯乙醇法

图3氯醇法生产环氧乙烷工艺流程1－氯乙醇反应器；2－氯乙醇储槽；3－混合器；4－皂化釜；5－回流冷凝器；6－汽液分离器；7－初馏塔；8－精馏塔非离子型表面活性剂合成工艺直接氧化法工艺新，反应过程中不使氯气，生产费用低，而且产品质量较好环氧乙烷纯度>99.9%，醛含量（以乙醛计）<100ppm，水分含量<0.03%主反应副反应非离子型表面活性剂合成工艺非离子表面活性剂C18H37(CH2CH2O)10OH工艺流程图图4C18H37(CH2CH2O)10OH生产工艺流程图非离子型表面活性剂合成工艺烷基酚聚氧乙烯醚结构通式R为碳氢链烷基一般为八碳烷基（C8H17）或九碳烷基（C9H19）很少有十二个碳原子以上的烷基做取代基烷基酚聚氧乙烯醚在非离子表面活性剂中仅次于AEO，占第二位。其中最重要的是壬基酚聚氧乙烯醚，商品牌号为乳化剂OP系列产品。烷基酚的结构是酚羟基的对位有一个碳原子数8~9的支链，所以与AEO相比，生化降解性差，但另一方面，低碳支链却能提高水溶性和洗涤效能。非离子型表面活性剂合成工艺烷基酚的制备苯酚与烯烃的反应与卤代烷的反应非离子型表面活性剂合成工艺2.烷基酚聚氧乙烯醚的合成壬基酚聚氧乙烯醚的合成二苄基联苯基聚氧乙烯醚非离子型表面活性剂合成工艺烷基酚聚氧乙烯醚性质与用途根据环氧乙烷加入量不同，可制得油溶性、弱亲水性及浊点达100℃以上的强亲水性化合物表面张力随环氧乙烷加成数不同发生变化，随着n的增加，水溶液的表面张力逐渐升高。n=8～10时，水溶液润湿性好，表面张力低n>15，可在强电解质溶液中使用。化学性质稳定，耐酸和强碱，在高温时亦不容易被破坏可用于金属酸洗及强碱性洗净剂中还可用作渗透剂、乳化剂、洗涤剂及染色中的剥色剂等对氧化剂稳定、不易生物降解非离子型表面活性剂合成工艺3.聚乙二醇脂肪酸酯的合成产品通式：RCOO(CH2CH2O)nH反应过程：第一阶段可叫做引发阶段第二阶段是聚合阶段，反应式为：脂肪酸与环氧乙烷酯化、脂肪酸与聚乙二醇酯化、

脂肪酸酐与聚乙二醇反应、

脂肪酸金属盐与聚乙二醇反应、脂肪酸酯与聚乙二醇酯交换

脂肪酸与环氧乙烷（EO）反应

非离子型表面活性剂合成工艺

脂肪酸与聚乙二醇反应由脂肪酸与聚乙二醇直接酯化制备脂肪酸聚乙二醇酯采用酸性催化剂如硫酸、苯磺酸等为了主要获得单酯，通常要加入过量的聚乙二醇月桂酸聚乙二醇酯的合成产品的性质和应用与高级醇或烷基酚的环氧乙烷加成物相比，一般渗透力和去污力较差，但具有低泡和生物降解性好的特点。主要用作乳化剂、分散剂、纤维油剂（纺织用或整理用）和染料助剂等使用，此外在皮革、橡胶、制药等部门也有应用。由于结构中具有酯键，因此对热、酸、碱不够稳定，易水解成肥皂。非离子型表面活性剂合成工艺

脂肪酰醇胺（聚氧乙烯酰胺）的合成结构通式主要反应其中p+q=n有1:1型和1:2型两种形式1:1型:合成：由1mol脂肪酸酯与1mol二乙醇胺反应

特点：水溶性差，但在洗涤溶液中具有很好的稳泡作用，故可用作泡沫稳定剂

1:2型：由1mol脂肪酸与2mol二乙醇胺反应制得水溶性优于1:1型；有人认为可能形成下列化合物，也有人认为是二乙醇酰胺与胺皂的共胶束现象造成非离子型表面活性剂合成工艺

聚氧乙烯烷基胺的合成结构通式反应式产品系列商品Ethomeens：伯胺同环氧乙烷反应商品Priminox：叔胺和环氧乙烷反应商品Pplyrad，脱氢松香胺是同环氧乙烷发生反应

聚醚这里所讲的是指整嵌型聚醚，是环氧乙烷和环氧丙烷的整体共聚物主要品种以乙二醇为引发剂的Pluronic以乙二胺为引发剂的Tetronic非离子型表面活性剂合成工艺Pluronic类聚醚型非离子表面活性剂结构通式

聚氧丙烯基为疏水基团，且a≥15；两端的聚氧乙烯基为亲水基团，占化合物总量的10～80%

合成方法产品性质产品分子量范围为1000～16000；吸湿性差；在水中的溶解度随EO加成量的增多而增加，随PO加成量的增加而下降应用：主要用在石油工业中二次采油：一般二次采油量为40～50%；原油破乳：加入5‰的表面活性剂，就能使乳液破乳，破乳后油的含水量可降至1%，污水采油量（可理解为水中油的含量）可降至3‰以下非离子型表面活性剂合成工艺Tetronic类聚醚型非离子表面活性剂结构通式产品性质分子量较高，可达30000；由于氮原子上的未共用电子对，有弱氧离子的效应，但分子量较大时，氮原子上的非未共用电子对被掩盖，而失去氧离子的效应主要应用：消泡剂和破乳剂。非离子型表面活性剂合成工艺

多元醇的脂肪酸酯类合成结构特点：分子中含有多个羟基，并以之作为亲水基团的表面活性剂合成：以脂肪酸和多元醇为原料经酯化反应制得。所用的多元醇主要是甘油、季戊四醇、山梨醇、失水山梨醇和糖类等性能：具有良好的乳化、分散、润滑、增溶性能，毒性低应用：广泛应用于医药、化妆品、纺织印染及金属加工等行业品种失水山梨醇的脂肪酸酯甘油或季戊四醇的脂肪酸酯蔗糖的脂肪酸酯非离子型表面活性剂合成工艺

脂肪酸失水山梨醇酯商品名：Span性能：润湿性，水溶性差合成：由脂肪酸与失水山梨醇酯化制得失水山梨醇的制备羧酸酯的制备非离子型表面活性剂合成工艺Tween系列产品：将Span聚氧乙烯化，在分子中引入亲水性聚氧乙烯基，改善其水溶性非离子型表面活性剂合成工艺

脂肪酸甘油酯和季戊四醇酯主要用作乳化剂及纤维油剂，同时因对人体无害，也常用作食品及化妆品的乳化剂工业上多采用酯交换法去生产，这种方法简单而且价廉，成本较低非离子型表面活性剂合成工艺

蔗糖的脂肪酸酯性质：无毒、无味，用后可消化为脂肪酸和庶糖，生物降解性好，是表面活性剂向天然化发展的一种趋势用途：洗涤剂及食品乳化剂等制备方法：将原料脂肪酸甲酯和蔗糖用溶剂溶解后，在碱催化下加热发生酯交换反应非离子型表面活性剂合成工艺特性阴离子表面活性剂