月桂酸聚乙二醇酯的合成及其在丙綸油劑中的應用

第33卷第2期江蘇化工Vol.33 No.22005年4月Jiangsu Chemical IndustryApr. 2005應用與洴發(fā)月桂酸聚乙二醇酯的合成及其在丙綸油劑中的應用.楊海濤,周向東①(浙江傳化股份有限公司浙江杭州311215)摘要研究了月桂酸與PEG400( 聚乙二醇)進(jìn)行酯化反應的合成工藝探討了反應摩爾比、真空度、溫度、惰性氣體、反應時(shí)間對產(chǎn)品的影響以及PEC400月桂酸酯在丙綸油劑中的應用。關(guān)鍵詞PEG400月桂酸酯合成丙綸油劑應用中圖分類(lèi)號:TS103 .84* 1.文獻標識碼A文章編號:1002- 1116( 2005 )2- 0038-03.月桂酸聚乙二醇酯具有較好的水溶性、乳化性方法是以月桂酸與PEC400 進(jìn)行酯化反應,催化劑和熱穩定性,可以作為化纖油劑的主要成份1。文采用酸性催化劑，反應式為:RCOOH +獻2]報道了PEG800、PEG1000與月桂酸的合成以及HO( CH4O )HRC0O ( C2H )H在滌綸短纖維油劑中的應用。其合成方法是在反應RC0O( C;HO )00CR+ H2O ,合成出來(lái)的產(chǎn)品主要體系中加入酚類(lèi)抗氧劑抗氧劑的加入可防止產(chǎn)物是單、雙酯的混合物,當反應物投料比摩爾比為1:1顏色變深,但抗氧劑的價(jià)格較貴且很難除去并且會(huì )時(shí)單、雙酯的比例為2:143] ,若改變投料比也可生影響油劑的性能,給紡絲帶來(lái)問(wèn)題。本研究采用了產(chǎn)以雙酯占主要成份的產(chǎn)品用第二種方法生產(chǎn)的與他們不同的合成工藝,采用在反應開(kāi)始階段通惰產(chǎn)品成本要高一點(diǎn)。 ，性氣體帶走水蒸氣的方法。浙江傳化股份有限公司當前安全生產(chǎn)越來(lái)越引起人們的重視環(huán)氧乙利用自己強大的油劑開(kāi)發(fā)能力和應用評價(jià)能力把烷具有很大的危險性。為了安全,本研究采用第二公司合成的PEG400月桂酸酯應用到TF- 730系列種方法用月桂酸與PEG400在不同的投料比和酸性丙綸長(cháng)絲紡絲油劑中油劑在紡絲過(guò)程中不僅賦予催化劑催化作用下,在一定的溫度和壓力下并在反了丙綸纖維較好的平滑性和抗靜電性,而且還能改善丙綸纖維的手感,TF-730系列丙綸長(cháng)絲紡絲油應起始階段通惰性氣體進(jìn)行保護反應得到性能優(yōu)劑就是以PEC400月桂酸酯為主要成份而研制成功良、質(zhì)量穩定的非離子表面活性劑PEC400月桂酸的,已經(jīng)銷(xiāo)售數百t油劑客戶(hù)比較滿(mǎn)意。酯并應用到丙綸紡絲油劑中油劑的質(zhì)量完全能滿(mǎn)PEC400月桂酸酯(單、雙酯)的合成可以有2種足丙綸纖維的紡絲要求。方法:一種方法是以月桂酸與環(huán)氧乙烷進(jìn)行乙氧基1試驗化反應,采用堿性催化劑,反應式為:RCOOH+nC2H40一>RCOO( C2H4O )nH合成出來(lái)的產(chǎn)品主要1.1儀器 與試劑以單酯為主，也有少量的雙酯和聚乙二醇其產(chǎn)品成儀器:電動(dòng)攪拌器恒溫油浴加熱裝置,ZL- 2本要低一些但是環(huán)氧乙烷屬于易燃易爆物質(zhì)容型自中國煤化工電位滴定計;JYT- 10.易發(fā)生安全事故,生產(chǎn)管理要求極為嚴格。第2種電子YHCN M H G泵毛細管粘度計。①收稿日期2004-11- 29作者簡(jiǎn)介楊海濤( 1972- )男陜西漢中人工程師主要從事化纖油劑和其它助劑的研究和開(kāi)發(fā)工作。電話(huà):0571 -82602688 - 8349。第33卷第2期楊海濤等:月桂酸聚乙二醇酯的合成及其在丙綸油劑中的應用39試劑:PEG400 ,月桂酸，,對甲苯磺酸,三乙醇胺,表1PEC400月桂酸酯的質(zhì)量指標以上原料都為工業(yè)級。目指標1.2 PEC400月桂酸酯的合成u( 單酯)%52.01.2.1 PEC400月桂酸單酯的合成u(雙酯)%27.0安裝好反應裝置將計量好的PEC400和月桂u(游離聚乙二醇)%20.6酸按摩爾比1:1的比例投入反應瓶中再加入0.5%酸值( mgKOH g' )4.2~1.0%(質(zhì)量分數,以下同)的催化劑對甲苯磺酸,皂化值( mgKOH g')94.3升溫到100~ 150 C反應2~4 h測酸值酸值達到pH(質(zhì)量分數為1%的水溶液常溫)4.1規定要求后用三乙醇胺中和未反應的游離月桂酸表面張力(質(zhì)量分數為1%的水溶30.4液常溫)(10-'N m-')和催化劑對甲苯磺酸即可得到質(zhì)量合格的產(chǎn)品。黏度(質(zhì)量分數為5%的水溶液)1.2.2 PEG400月桂酸雙酯的合成2.2.(10~m不s-')安裝好反應裝置將計量好的PEG400和月桂注:n( PEC400): nd月桂酸)= 1:1。酸按摩爾比1:2的比例投入反應瓶中再加入1.0%的催化劑對甲苯磺酸,升溫到100~ 150 C ,反應2結果與討論2~4h測酸值酸值達到要求后,用 三乙醇胺中和2.1月桂酸與 PEC400不同摩爾比對產(chǎn)品性能的影響未反應的游離月桂酸和催化劑對甲苯磺酸,即可得酯化反應中,月桂酸與PEC400的摩爾比對產(chǎn)到質(zhì)量合格的PEC400月桂酸雙酯產(chǎn)品。品的成分影響很大若摩爾比為1:1時(shí)產(chǎn)品中單酯1.3 分析測試成分多產(chǎn)品水溶性好;若摩爾比為2:1時(shí)則雙酯1.3.1 酸值的測定含量多產(chǎn)品水溶性較差但具有較好的平滑性。因取2~3g樣品于150 mL三角瓶中用50 mL中此根據不同的使用情況選用不同的摩爾配比來(lái)進(jìn)性乙醇溶液溶解樣品滴入3~ 5滴酚酞試劑再用行合成反應。不管反應摩爾比是1:1或2:1生成的KOH標準溶液滴定,當溶液變微粉紅色時(shí)即為滴定產(chǎn)品都是單酯、雙酯和未反應的PEG400、月桂酸的終點(diǎn)。計算公式為:混合物。月桂酸與PEC400進(jìn)行酯化反應時(shí),月桂酸值=( Cx Vx56.1 )/m酸的投量不能太多,否則后一步用來(lái)中和游離酸的其中:C為KOH的標準濃度56.1為KOH的摩爾質(zhì)三乙醇胺也隨之增加導致體系中小分子化合物增量;V為滴定所耗用的KOH標準溶液體積(mL);m多體系黏度下降性能降低而且不穩定。為樣品的質(zhì)量( mg)2.2反應溫度、 真空度對產(chǎn)品性能的影響1.3.2 粘度的測定反應溫度、真空度對產(chǎn)品的黏稠性、顏色、氣味稱(chēng)取5 g樣品配制成5 g/100 mL的水溶液在都有較為顯著(zhù)的影響當真空度較低時(shí)反應溫度升40 C恒溫下用毛細管粘度計測定粘度值。高引起相對分子質(zhì)量降低,且易碳化,從而降低產(chǎn)1.3.3 皂化值的測定品的黏度產(chǎn)品的顏色加深產(chǎn)生不愉快的氣味同稱(chēng)取5g樣品置于250 mL錐形瓶中,吸取50.時(shí)酯化反應的副產(chǎn)物水不容易排出反應體系影響mL KOH乙醇溶液加入錐形瓶?jì)葻拷涌諝饫淠磻俣群头磻M(jìn)行的程度。溫度對產(chǎn)品性能的影管煮沸至脂肪完全皂化(約30mL)冷卻,加酚酞響與真空度的影響相似當溫度高于130 ec時(shí)鍵斷指示劑用0. 500 0 mol: L'HCl標準溶液滴定用同裂程度增加產(chǎn)品黏度降低,性能不穩定;低于110一移液管吸取50mLKOH乙醇溶液按樣品分析方C時(shí)酯化反應程度低,反應時(shí)間長(cháng)產(chǎn)品黏度低性法進(jìn)行空白滴定,并計算皂化值。皂化脂肪所消耗能也不穩定。的KOH質(zhì)量( mg)=28.05( B- s )樣品質(zhì)量其中2.3中國煤化工影響B(tài)和S分別為測定空白和樣品時(shí)所消耗的HC1標準YHCNMHG應通常需連續除去反溶液的體積( mL)。應生成的水以使平衡右移而抑止逆反應。用不與1.3.4 PEG400月桂酸酯的質(zhì)量指標水混溶的溶劑進(jìn)行共沸蒸餾,用干燥劑或使用惰性表1是用本實(shí)驗合成的PEG400月桂酸酯的質(zhì)氣體均可除去反應生成的水。由于干燥劑和溶劑對量指標。產(chǎn)品都有不同程度的影響,因此選擇了用惰性氣體.40江蘇化工2005年4月在反應開(kāi)始階段帶走水蒸汽。在反應升溫及保溫過(guò)纖維靜摩擦系數高和動(dòng)摩擦系數低的特性;具有較程中惰性氣體的通否對產(chǎn)品性能的影響很大通惰好的平滑性并使丙綸纖維具有良好的手感。此外性氣體-方面起到保護反應體系避免氧氣進(jìn)入反因其熱穩定性好,雖其油膜強度高,但易去除,能滿(mǎn)應物料體系中發(fā)生氧化反應,使產(chǎn)品顏色變深副足化纖加工過(guò)程的需求,因此是-種性能良好的丙反應變多更重要的是惰性氣體可以把酯化反應生綸紡絲油劑組分。成的水以水蒸汽的形式一起 帶出，能加快反應速度.3結論和反應進(jìn)行的程度。2.4催化劑對 產(chǎn)品的影響(1)月桂酸與PEC400(聚乙二醇)進(jìn)行酯化反.酯化反應也可不用催化劑而在180~2509C的.應采用以下合成工藝:PEG400和月桂酸按摩爾比高溫下進(jìn)行反應,但PEG400月桂酸酯在溫度超過(guò)1:2的比例進(jìn)行反應;催化劑用對甲苯磺酸,用量為130 C時(shí)鍵斷裂程度增加,因此不適合高溫反應。0.5%~ 1.0%在反應起始階段通惰性氣體,反應溫若PEC400與月桂酸進(jìn)行酯化反應時(shí)不用催化劑,度為100~150 C ;反應時(shí)間2~4 ho .則需要提高溫度并延長(cháng)反應時(shí)間。酯化反應選用催(2)PEC400月桂酸酯作為丙綸長(cháng)絲油劑的組化劑種類(lèi)很多聚氧乙烯-磺酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂分具有較好的抗靜電性、乳化性使纖維具有較好可提高產(chǎn)品得率減少有色產(chǎn)物是一類(lèi)有效的催化的抱和性并賦予纖維靜摩擦系數高和動(dòng)摩擦系數劑但價(jià)格較高且反應后還要除去操作也麻煩。硫低具有較好的平滑性并使丙綸纖維具有良好的手酸一直是主要的催化劑價(jià)格也便宜但硫酸氧化性感此外其熱穩定性好雖其油膜強度高但易去除,過(guò)于強烈酯化合成的產(chǎn)品顏色太深。目前用的最能滿(mǎn)足化纖加工過(guò)程的需求,因此是-種性能良好多的是對甲苯磺酸等有機酸其催化合成的酯氣味的油劑組分。小色澤淺。2.5 PEG400 月桂酸酯在丙綸油劑中的應用參考文獻:成纖聚丙烯通常是等規聚合物具有高度結晶.[1]任華明李德綿編.實(shí)用化學(xué)纖維油劑M].北京紡織性是分子相互交錯地連接起來(lái)的立體嵌段結構4],工業(yè)出版社,1988.63 ~ 65.分子中無(wú)極性基團,它具有很低的吸濕性、抗靜電[2]劉方.聚乙二醇月桂酸酯的制備及其在化纖油劑中的性、潤滑性高的耐化學(xué)性、脫色性及F/M摩擦系應用[ J]中南林學(xué)院學(xué)報,1999 19( 1)35 ~ 36.數。丙綸纖維對金屬的摩擦系數較高,要求油劑有[3]陸用海胡征宇譯.工業(yè)脂肪酸及其應用[ M ].北京:中國輕工業(yè)出版社,1992. 228 ~ 230.較好的平滑性和較高的油膜強度5。PEG400月桂酸酯作為丙綸長(cháng)絲油劑的組分,分[4]董紀震等編. 合成纖維生產(chǎn)工藝學(xué)(下冊I M]北京:中國紡織出版社,1994.294 ~ 298.子中的大量聚氧乙烯鏈節增加了纖維的親水性[6][5]楊海濤周向東.丙綸POY高速紡絲油劑的研制J].合并與陰離子表面活性劑磷酸酯鉀鹽抗靜電劑起協(xié)同成纖維2004 3(6)36~ 38.作用,這樣就增強了纖維的抗靜電效果。另外[6]楊海濤周向東. 丙綸FDY油劑的研制J].精細與專(zhuān)用PEC400月桂酸酯使纖維具有較好的抱和性并賦予化學(xué)品2005 132)20~22.Synthesis and Application of PEG400 Dilaurate in PP FinishesYANG Hai-tao ZHOU Xiang -dong( Zhejiang Transfar Co. , Ld , Hangz中國煤化工HCNMHGAbstract : In this short paper the synthetic technological process of PEG400 and lauric acid to fomm ester is studied , andthe efct of the molar ratio , vacuum degree , temperature and reaction time on the product is explored. Additionally , theapplication of PEG400 dilaurate in the finish of PP fiber is discussed.Key words : PEG400 dilaurate ; synthesis ; PP ; finishes ; application