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1、吉林化工学院学士学位毕业设计文献综述脂肪酸聚氧乙烯脂文献综述摘要通过查阅文献和相关书籍，了解脂肪酸聚氧乙烯脂的特点，用途，以及其国内外生产 状况，新动态，生产工艺等。并着重介绍硬脂酸聚氧乙烯脂的传统生产工艺和当代生产工 艺。关键词 ：脂肪酸聚氧乙烯脂；硬脂酸聚氧乙烯脂；传统生产工艺；当代生产工艺。1.引言表面活性剂是洗涤用品的主要成分，对洗涤效果起到关键作用。非离子表面活性剂具 有分散、乳化、起泡、润湿、增溶等特性，它主要包括聚氧乙烯醚型、多元醇型、烷基醇 酰型和烷基糖苷型等品种，已在许多领域得到广泛应用。聚氧乙烯型表面活性剂是环氧乙烷与含有活泼氢的化合物进行加成反应的产物。它具 有优异的表面
2、性能，特点是在水溶液中不离解，具有优良的洗涤、分散、乳化、泡沫、润 湿、增溶、抗静电、杀菌和保护胶体等性能。聚氧乙烯型表面活性剂在溶液中稳定性高， 低温洗涤效果、耐硬水能力和相容性好，低泡，易生物降解，还具有混合复配性能强等优 点。其主要应用领域有洗涤、纺织、印染、化妆品、化纤、造纸、选矿、石油开采及塑料等1吉林化工学院学士学位毕业设计文献综述2 脂肪酸聚氧乙烯脂概述脂肪酸聚氧乙烯酯（ AE）具有低泡和生物降解好等优点，但稳定性稍差。一般来说， 脂肪酸的碳原子数越多则溶解度越小、浊点越高，但含羟基或不饱和的脂肪酸除外。脂肪 酸聚氧乙烯酯在强酸溶液中会失去洗涤力；在碱性条件下会水解，生成脂肪酸皂
3、和聚乙二 醇，但可以用于家用洗涤剂。在重金属阳离子存在下， AE 会生成易沉淀皂，影响其应用 性能及应用领域。 与高级醇或烷基酚的环氧乙烷加成物相比， 脂肪酸聚氧乙烯酯的渗透力、 去污力都差些， 不适合做洗涤剂， 可以在工业上作柔软剂、 乳化剂、 分散剂和染色助剂等。 不过，用其复配的洗衣粉具有低泡、易漂洗和造价低等特点，特别适于机洗各种织物；复 配的餐具洗涤剂具有乳化、去污能力好和低粉尘等特点，是一种较好的餐具洗涤剂。专利 CN101372648公开了一种低泡洗衣液，其主要活性组分及其质量份数为：月桂酸钠 1 9份， 脂肪酸聚氧乙烯酯 111份，表面活性剂 1025 份，螯合剂0.1 1份，
4、增稠剂 0.5 5份。 月桂酸钠与脂肪酸聚氧乙烯酯复配可以降低其他表面活性剂的起泡力，达到低泡效果。本 发明所述的低泡洗衣液易漂洗、节水节能、去污力强。脂肪酸聚氧乙烯酯应用于洗涤产品 具有明显优点。硬脂酸聚氧乙烯酯为白色或浅黄色软膏体，在水中呈分散状，是一类重要的非离子表 面活性剂，具有良好的柔软性、亲水性和增稠性，适用于化纤后处理液的乳化剂，并兼有 对纤维的柔软和抗静电作用，也可用作化妆品和膏状产品有乳化剂，并具有增稠作用。硬 脂酸与环氧乙烷加成，生成硬脂酸聚氧乙烯酯。该产品在酸、碱溶液中，易水解成脂肪酸 和乙二醇。所以该产品在强酸性溶液中，洗涤能力立即消失，而在强碱性溶液中其洗涤能 力远不
5、及由同样的脂肪酸制成的皂，但作为家用洗衣粉组成性能却很好2 。在硬水中，硬脂酸聚氧乙烯酯的最佳洗涤力，依照脂肪酸链长不同其烷氧基链长也不相同。例如：月桂 酸聚氧乙烯酯在 8个 EO时洗涤力最佳，而硬脂酸聚氧乙烯酯在 EO为12时洗涤力最佳。亲油 基对洗涤力亦有显著影响。由月桂酸和肉豆蔻酸制备的聚氧乙烯酯，其去污力大于由壬酸 和硬脂酸制备的聚氧乙烯酯， C12 14 的直链脂肪酸聚氧乙烯酯的洗涤力较好。吉林化工学院学士学位毕业设计文献综述3 国内外现状及发展趋势目前，我国表面活性剂工业已有相当大的规模， 装备和技术已越来越向国际水平靠拢， 产品产量、种类和质量都有大幅增长和提高。有关专家提出，这
6、一行业将在产品结构、应 用和市场开发上呈现新的形势。 洗涤用品及基本原料迄今已趋于饱和， 如烷基苯、 脂肪醇、 脂肪胺，脂肪酸和脂肪醇醚等基本原料中，除烷基苯外，产品生产能力及产量都已超出或 大大超出国内需求，因此大宗表面活性剂的原料、品种及装备将无需增加产能。而随着洗 涤用品行业发展所带来的原料消耗的增长却小于基本原料的增长。 80年代我国洗涤用品总 产量的平均年增长速度为 7.6%；进入20 世纪90 年代， 1996年以前为 4.5%，今后很可能为 3%4.5%，因此，表面活性剂洗涤剂工业的产品结构将向着有利于环境保护、对皮肤刺 激性小、节能、节水和高效的方向发展。开发温和型、功能型和环
7、境友好型表面活性剂 洗涤剂原料及其用品将成为我国新世纪表面活性剂洗涤剂工业的工作重点 3 。由于洗涤 用品及基本原料趋于饱和，表面活性剂洗涤剂原料的发展除了在原来的基础上改进或开 发新催化剂，改进工艺，加强高新技术在这些领域的应用，提高工艺装置的自动化与智能 化能力，以期降低单耗、能耗、有害杂质含量，适合不同要求，提高产品质量等等以外， 开发环境友好、易生物降解和温和型及功能型的表面活性剂及洗涤用品将是新世纪表面活 性剂洗涤剂工业的工作重点。如进一步发展 MES、AOS、SAS 和APG 等，使其尽快形成一 定的生产能力，同时有机硅、有机氟及双亲水基等一些功能型特殊表面活性剂将会进一步 得到开
8、发和应用。表面活性剂素有“工业味精”之称，新世纪中人们将会进一步拓宽其应 用领域，除在造纸、食品、建筑、交通、水处理和农业等方面开发应用之外，还会大力开 发其在纺织和能源方面的应用。目前我国每加工 100kg纤维耗助剂 4 kg ，而国际先进水平 为每加工 100 kg 纤维耗助剂 7 kg 。我国2000 年纤维加工总量预计为 950 万t （化纤为 450 万t ）， 2010年预计为 1350万t （化纤为 750 万t ），所以，纺织助剂依然是表面活性剂工 业应用的一个重点。能源工业将成为我国表面活性剂应用的另一热点，特别是在三次采油 和重油远距离输送方面。另外表面活性剂在材料科学、能
9、源科学、环境科学和生命科学及 信息科学方面也将得到应用。如表面活性剂在含酚、含锌、含铜、含汞和含铬废水处理中 的应用，也可应用于纳米材料的制备和分子筛孔径的调节。总之，拓宽表面活性剂的应用 领域，探索其在高新技术领域中的应用， 将成为我国表面活性剂洗涤剂行业的热门课题。吉林化工学院学士学位毕业设计文献综述4 硬脂酸聚氧乙烯酯生产工艺4.1 反应原理C17H 3C5OOH nCH2O4 C H1 7CO3O5H(CH CH O2)nH2 n=10作为一种有机羧酸 ,硬脂酸与环氧乙烷的反应属碱性催化 EO 开环聚合机理 , 其反应方程式如 (1) (5) 反应过程中发生了一系列 SN2 亲核取代反
10、应 , 反应起始阶段亲核试剂为羧基负离子 , 聚合阶段亲核试剂为醇盐负离子 . 由于醇盐负离子碱性大于羧基负离子 , 因此聚合阶段比起始阶段反应速度要快的多 . 除上述反应外还存在如 (6) (8) 副反应 .RCOOH OH 快 RCOO H2O(R C19H 29(1)慢RCOO C2H 4O 慢 RCOOC2H4O快RCOOC2H 4O RCOOH 快 RCOOC 2H 4 RCOO快RCOOC2H 4O H2O 快 RCOOC 2H 4OH OHRCOOC2H4O (n 1)C2H4O 快 RCOO C2H 4O n(2)(3)(4)RCOO C2H 4O n H 2O 快 RCOO
11、C2H4O nH OH(5)H2O C2H4OHO(CH2CH2O)n HRCOOH RCOOHC 2H4OHRCOOC 2H 4OCOR H2ORCOOH RCOO C2H4O nRCOOC2H4OCOR H 2O2RCOO C2H4O H RCOO C2H4 nCOR HO C2H4O n H(6)(7)(8)4.2 反应条件4.2.1温度制备聚氧乙烯型非离子表面活性剂的加成反应，常温时反应很难进行，即使加大催化 剂浓度也不行。在碱性条件下，反应温度可以在 120-220范围内，但大部分是在 150-180 之间，这是因为反应温度高，虽然反应速度加快，但温度超过200时，容易影响产品的质量
12、，并使反应物末端的羟基分裂成水，从而导致杂物增加 4 。4.2.2压力在加成反应中，增加环氧乙烷的进料能力，可使反应时间加快，故在生产中一般都采吉林化工学院学士学位毕业设计文献综述用加压的方法。4.2.3催化剂环氧乙烷和含有活性氢憎水基原料的加成反应中，为了加快反应的速度，需要加入少 量的催化剂，否则反应速度非常缓慢，甚至不发生反应。但催化剂的种类及所加入的浓度 等对产品的质量很有关系。催化剂分碱性催化剂和酸性催化剂。在我国的生产实践中，绝 大多数都是使用碱性催化剂。例如氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾、甲醇钠、乙醇 钠等，这些催化剂对于加成反应的速度不完全一样。总的说来，碱性强的促进反应速
13、度加 快，碱性弱的则稍差，但这又和反应物料有关，例如弱碱性的碳酸钾，用于脂肪醇的加成 反应时，其催化效果不好，而用在脂肪酸的反应中则效果甚佳。加成反应的速度与催化剂 的浓度也有关，浓度大反应速度快，但浓度过大，对产品的质量有影响 5 。4.3 传统生产方法此生产方法采用釜式搅拌反应器。在不锈钢或搪瓷玻璃反应釜中加入原料，搅拌下加 入浓度为 50%的碱催化剂，反应釜夹套加热（ 100） ,抽空脱水 ,冲氮气再抽真空 ,然后通 入 EO，并控制滴加速度、反应压力和温度，通完 EO后继续搅拌至釜内压力不下降为止； 冷却100，用 N2将反应物压入漂白罐内，用冰醋酸中和至微酸性，加 H2O2漂白6 。
14、釜式搅拌反应器的缺点：（1）在液相中溶解有未反应的环氧化物（ EO、 PO），一旦大量聚集，便有发生爆炸 的危险。（2）反应器顶部含大量未反应的环氧化物的气相与搅拌器的机械转动相接触而产生 静电，导致火灾，甚至爆炸。（3）易产生副反应，产品中游离聚乙二醇含量增高，不仅在反应器顶部且在液相中 均会产生。（4）反应速度低，高温反应时间长，所得产物氧乙烯链分布较宽，产品色泽较深。（5）反应产物增长较小，要制得高分子量产品，须进行多次加成反应。4.4 意大利普里斯（ Press ）乙氧基化循环喷雾器工艺流程（1）预反应部分：将起始剂与催化剂一起装入与反应釜，真空脱除起始剂所含水和 反应生成水，达到规定
15、含水量后，加热之 160（ EO）或 120（ P O），然后物料送入反 映单元，用蒸汽喷射泵和水环式真空系统抽真空（ -750mmH）g 7 。（2）加成反应部分：反应器预先用氮气置换，继续充氮气，达到一定压力后，起始 剂送入反应器内，用循环泵釜中循环； EO由釜顶喷入，同起始剂接触反应，移去反应热。吉林化工学院学士学位毕业设计文献综述待反应物质至一定量时，开另一循环泵，喷入 EO，同液相继续反应。 EO达规定加入量， 继续循环一定时间至反应完全。反应温度 150160，压力 0.4 0.5Mpa8 。（3）中和及过滤部分：反应产物进入中和釜内，加适量中和剂，反应后真空脱水及 低分子物，冷却。高分子产物送去过滤，加适量助虑剂（温度 120130，压力 12.5bar ）（4）尾气吸收部分：来自反映和中和单元的气体产物用 5% H2SO4溶液在 80吸收， 达标后，排入大气。普里斯反应器的特点：（1）应器生产效率大大提高。气液接触反应器是传统反应器生产效率35倍。 EO加成速率可达 1200kgm3/h 。反应速率高，操作时间短，一般产品每日可产812批9 。（2）产品质量明显改进。由于反应过程控制好， EO用量少，脱水效率高 , 物料连续排 出, 气相不断更新，防止自动聚合，使产品中聚乙二醇。二腭烷。未反应的醇含量明显降 低。产品色泽浅 , 无需脱色。主反应物产量
