《脂肪酸甲酯乙氧基化物(fmee)的合成探讨》由会员分享，可在线阅读，更多相关《脂肪酸甲酯乙氧基化物(fmee)的合成探讨（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、复旦大学学报复旦大学学报 2011 年 第 8 期 FUDAN JOURNAL (Natural Sciences) No. 8 2011 作者简介：徐晓冰（作者简介：徐晓冰（1972） ，男，复旦大学化学系，博士后研究生，主要从事高分子化学合成与开发。） ，男，复旦大学化学系，博士后研究生，主要从事高分子化学合成与开发。 收稿日期：收稿日期：2011-05-23 脂肪酸甲酯乙氧基化物(FMEE)的合成探讨 脂肪酸甲酯乙氧基化物(FMEE)的合成探讨 许晓冰1 刘 潍2 1 复旦大学, 先进材料教育部重点实验室, 200438 2 上海喜赫精细化工有限公司，上海金山化学工业区，201508 摘
2、摘 要：要：脂肪酸甲酯乙氧基化物（FMEE）是一种新型的非离子表面活性剂，具有高净洗、低泡沫、易生物降解等优点，是近年来新兴的一种优良表面活性剂。本文综述了其合成方法、反应机理、结构分析及其性能等方面的研究情况，并对其发展作了展望。 关键词：关键词：脂肪酸甲酯乙氧基化物；净洗；除油；低泡 Synthesis of Fatty Acid Methyl Ester Ethoxylates Xu Xiao-bing1 Liu Wei2 1 FuDan University Laboratory Advanced Materials 200438 China 2 Shanghai Xihe Fine
3、Chemicals Co.Ltd. Shanghai 201508 China Abstract: Fatty acid methyl ester ethoxylates ( FMEE ) is a new non-ionic surface active agent, has high cleaning, low foam, easy degradation and other advantages, is a new excellent surface active agent. This review summarized the synthetic method, reaction m
4、echanism, structure analysis and performance and so on, and its development prospects. Key words: FMEE；detergent；oil-remover；low-foam 2010 年， 全世界表面活性剂市场年消费量达到1600 万吨以上【1】，主要为石油基类产品，其中阴离子表面活性剂仍占主导地位，占表面活性剂总消费量的 59.2%，非离子表面活性剂次之，占 30.5%，而阳离子表面活性剂和两性表面活性剂和占 lO.3%。 在几种表面活性剂中，非离子表面活性剂是最重要的品种，它除具有良好的洗涤力【2
5、】，较好的乳化、增溶性及较低的泡沫，在工业助剂中占有非常重要的地位。随着社会的发展，国内外科研工作者们在新型绿色表面活性剂的开发方面投入了大量 的研究工作，推动了一些新型表面活性剂的功能化、绿色化发展进程，其中脂肪酸甲酯乙氧基化物（FMEE）既是其中一个产品【3】。 脂肪酸甲酯乙氧基化物（FMEE）是一种具有优异性能的醚-酯型非离子表面活性剂，由脂肪酸油脂与环氧乙烷直接加成得到。与传统非离子表面活性剂相比，由于原料取自脂肪酸甲酯，故对油脂增溶力强，且易生物降解【4】，具有生态毒性低，刺激性小等优点。脂肪酸甲酯乙氧基化物（FMEE）的这研究与进展研究与进展 脂肪酸甲酯乙氧基化物(FMEE)的合成
6、探讨 脂肪酸甲酯乙氧基化物(FMEE)的合成探讨 2011,08 些优点也符合国际表面活性剂的低泡高效、的发展趋势，具有良好的发展前景【5】。 1 脂肪酸甲酯乙氧基化物（FMEE）的合成1 脂肪酸甲酯乙氧基化物（FMEE）的合成【6】 【7】 【8】 脂肪酸甲酯乙氧基化物（FMEE）主要有两种合成工艺路线，两步法工艺和一步法工艺。两种工艺各有利弊，两步法工艺合成路线繁琐，效率低，成本高，但是得到 FMEE 无色透明，脂肪酸甲酯残余率低， 活性物 FMEE 的含量可以得到 99%以上高纯产品；一步法生产周期缩短近 2/3，但是产物色泽略显黄色，由于脂肪酸甲酯残余量高，长期放置会出现上层澄清，下层
7、浑浊现象，主要是因为残余的脂肪酸甲酯沉入下层，引起浑浊。对于一步法工艺，一般脂肪酸甲酯残余量不超过 3%即为合格， 上下两层的这种微小差异也不会影响终端的使用。 两步法工艺合成路线复杂，耗时长，不能满足工业化快速生产要求，已经逐渐淘汰，一步法是目前 FMEE 主要生产工艺。 1.1 两步法工艺路线 1.1.1 甘油制备甘油乙氧基化物再得到 FMEE1.1 两步法工艺路线 1.1.1 甘油制备甘油乙氧基化物再得到 FMEE【9】 【10】 在常规碱性乙氧基化催化剂作用下以甘油和环氧乙烷反应得到甘油乙氧基化物，再与脂肪酸发生酯化反应得到产品 FMEE。反应式如图 1 所示。由于甘油乙氧基化物的分子
8、结构比较大，相应的空间位阻也比较大。乙氧基化的难度就比较大，反应条件苛刻，必须在很高的温度和压力下进行，能耗大，物料消耗高。 图 1 甘油法合成 FMEE 1.1.2 脂肪酸乙氧基化后再得到 FMEE图 1 甘油法合成 FMEE 1.1.2 脂肪酸乙氧基化后再得到 FMEE【11】 脂肪酸和环氧乙烷在碱催化剂的作用下进行反应得到脂肪酸乙氧基化物，再和甘油进行醚化反应即可得到 FMEE。反应式如图 2。 图 2 脂肪酸法合成 FMEE 1.2 一步法工艺路线图 2 脂肪酸法合成 FMEE 1.2 一步法工艺路线【12】 脂肪酸甲酯乙氧基化物合成的研究表明，在特殊催化剂的作用下，环氧乙烷可以直接插
9、入到酯基的羰基与甲氧基之间完成反应。对于天然油脂的直接乙氧基化，推测环氧乙烷可以直接插入到羰基与甘油基之间，其反应式如图 3 所示 图 3 一步法法合成 FMEE 2 实验部分 2.1 试剂与仪器 图 3 一步法法合成 FMEE 2 实验部分 2.1 试剂与仪器 甘油，工业级上海美格化学品有限公司； 硬脂酸，分析纯，德国默克试剂； 脂肪酸甲酯乙氧基化物(FMEE)的合成探讨 脂肪酸甲酯乙氧基化物(FMEE)的合成探讨 2011,08 环氧乙烷，工业级，扬子石化； 乙氧基化催化剂，实验室自制； 盐酸标准溶液(O.5214mol/L)，实验室自配； KOH 标准溶液(0.1068mol/L)，实验
10、室自配； 乙酸乙酯(AR)，上海国药集团； 三氯乙烷(AR)，上海国药集团； 丙酮(AR)，上海国药集团； lL 磁力搅拌高压釜，德国 Ernst Hagge 公司； 200L 环路反应器，瑞士 EC-CHEM 公司； 红外光谱扫描仪 27030，日本岛津； FG0091 型电子天平， 上海精密电子称重仪器有限公司。 2.2 合成工艺 2.2 合成工艺 将 O.23mol 硬脂酸和适量的乙氧基化催化剂 A和催化剂 B 混合后真空吸入 1L 磁力搅拌高压釜，升温至 95， 真空脱除系统内中的低沸点物质和水。抽真空、充氮气至 O.3MPa、放空至0.01MPa 置换三次，升温至 180，导入 10
11、g 环氧乙烷开始诱导反应，待压力降至 O.1MPa 时连续导入环氧乙烷(维持环氧乙烷储罐压力恒定使系统环氧乙烷压力恒定)，环氧乙烷消耗量用电子秤减量法计算，待加至理论量时，停止环氧乙烷进料，老化至压力恒定，冷却至 40，真空脱除反应体系的环氧乙烷气体，充氮气出料。产品秤重，过滤掉催化剂即得到 FMEE 样品【13】。反应装置示意图见图4。 图 4 一步法法合成装置 3 FMEE 产品红外光谱分析 图 4 一步法法合成装置 3 FMEE 产品红外光谱分析 红外光谱(IR)是研究分子结构(特别是有机物)的重要物理方法之一【14】。不论何种分子，只要有某种官能团或键，在红外光谱图中都会产生与该官能团
12、或键相对应的特征吸收峰，因此它是现今研究表面活性剂结构的重要工具之一【15】。 图 5 FMEE 波谱图 图 5 FMEE 波谱图 图 5 为目标产物 FMEE 的红外谱图，从图 5 中可看出在 1740cm-1处的 C-O-C 基团的特征吸收峰、1470cm-1处的-CH 2基团的特征吸收峰、 1370cm-1处的-CH 集团的特征吸收峰、720cm-1处的-(CH2)n基团均符合理论 FMEE 的结构【16】。 FMEE 是近十年来国际上研究开发的新品种， 属于一种新型的酯-醚型非离子表面活性剂，它是在碱土金属氧化物等复合催化剂存在下，由脂肪酸甲酯与环氧乙烷直接反应制得的，与常用 AE0
13、相比，脂肪酸甲酯乙氧基化物(FMEE)的合成探讨 脂肪酸甲酯乙氧基化物(FMEE)的合成探讨 2011,08 FMEE 具有低泡沫易漂洗、水中溶解速度快、增溶油脂能力强、生物降解性好等特点【17】。本文详细介绍了使用自制催化剂通过一步法合成 FMEE，最终，得到产物在结构以及性能上与理论完全一致。 参考文献参考文献 1 Edwards D A, Luthy R G, Liu Z. Solubilization of polycyclic aromatic hydrocarbons in micellar nonionic surfactant solutionsJ. Environ Sci T
14、echnol, 1991, 25: 127 2 Diallo M S, Abriola L M, Weber W J Jr. Solubilization of non-aqueous phase liquid hydrocarbons in micellar solutions of dodecyl alcohol ethoxylatesJ. Environ Sci Technol, 1994, 28: 1829 3 Kile D E, Chiou C T. Water solubility enhancements of DDT and trichlorobenzene by some s
15、urfactants below and above the critical micelle concentrationJ. Environ Sci Technol, 1989, 23: 832 4 Abdul A S, Gibson T L, Rai D N. Selection of surfactant for the removal of petroleum products from shallow sandy aquifersJ. Ground Water, 1990, 28: 920 5 Pennell K D, Abriola L M, Weber W J. Surfactant enhanced solubilization of residual dodecane in soil columns:.Experiment investigationJ. Environ Sci Technol, 1993, 27: 2332 6 Jafvert C T, Van Hoof P L, Heath J K. Solubilization
