[發明專利]造紙工業用高純琥珀酸酯系列表面活性劑的制備方法

有效

• 申請號: 200710133830.1
• 申請日: 2007-10-09
• 公開（公告）號: CN101385954A
• 公開（公告）日: 2009-03-18
• 發明（設計）人: 劉松琴;吳亞峰;應軍;翟洪金
• 申請（專利權）人: 東南大學;句容市寧武化工有限公司
• 主分類號: B01F17/00
• 分類號: B01F17/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明屬于表面活性劑的制備技術，特別涉及一種造紙工業用高純琥珀酸酯系列表面活性劑的制備方法。

背景技術

現有技術：無碳復寫紙是一種化學反應型的涂布加工紙，采用40g/m²原紙，在涂布機上將涂料均勻地涂在紙上，通過上下紙涂層中包埋的不同物質在壓力作用下的顯色反應，實現復寫的目的。為使涂料中各組分均勻分散并均一地涂布在原紙上，在涂布生產過程中，需在上述涂料體系中加入少量不同的表面活性劑，以改善涂料的潤濕性能，使其在涂布時能夠在紙基上迅速鋪展，即使在高速涂布條件下涂層也具有良好的平整性。該表面活性劑除對涂料各組分具有良好的分散性，還應具有很大的表面活性，有效降低涂料表面張力，提高其潤濕性、流平性和對原紙的親和性，最大限度地降低涂料懸液的厚度亦即涂層的厚度，并保持該涂料懸液的均一性和連續性。為尋找該類表面活性劑，各國科研工作者及企業業主進行了大量的工作，并已開發出許多優秀的產品。例如Snover等人在其專利US7144475中宣稱使用陽離子型表面活性劑能降低涂料中各分散粒子的界面張力，且由于粒子間的靜電排斥作用使粒子間很難發生團聚而能均勻地分散在涂料中，與此同時該類表面活性劑還能與其他助劑如非離子型潤濕劑通過協同作用，提高涂布液的穩定性。我國科研工作者唐宏磊等通過測定涂料體系的表面張力、潤濕性能、接觸角及涂料粘度，比較了磺酸鹽類陰離子型表面活性劑、季銨鹽類陽離子型表面活性劑和聚氧乙烯類非離子型表面活性劑對無碳復寫紙CB涂料性能的影響，指出磺酸鹽類陰離子型表面活性劑對降低涂料表面張力、提高潤濕性能具有較好的效果。

琥珀酸雙烷基酯磺酸鈉系列表面活性劑在水中電離成陰離子，屬于陰離子表面活性劑，具有優良的滲透、潤濕性能，還具有較低的表面張力和較好的表面活性。但是，我國對這類表面活性劑結構設計的研究還很少。因此，按其用途和需要專門設計、開發分子內親水基和親油基可調的琥珀酸雙烷基酯磺酸鈉，從而獲得一系列滲透、潤濕性能和表面活性在一定范圍內可調的表面活性劑，以滿足多種應用領域的特殊需要。這也是本發明的要點之一。

此外，我國目前生產琥珀酸雙烷基酯磺酸鈉的制備工藝有一定的缺陷，如工藝煩瑣，酯化反應后需減壓蒸餾提純，磺化反應中需用惰性氣體作保護氣，還需加入相轉移催化劑，耗時費力；副產物較多、產品成分復雜，生產的琥珀酸雙烷基酯磺酸鈉表面活性劑純度較差，提純困難，應用范圍受到很大的限制。本發明中制備的琥珀酸雙烷基酯磺酸鈉純度高，副產物較少，設備和制備工藝簡單，酯化反應產物不需減壓蒸餾提純，磺化反應中不需用惰性氣體作保護氣，也不需要加入相轉移催化劑，不耗時不費力。該法所制備的琥珀酸雙烷基酯磺酸鈉系列表面活性劑很好地滿足了造紙業的需求，比工業中現用的表面活性劑效果好，價格更便宜，為生產降低了成本，促進了造紙業的發展。

發明內容

技術問題：本發明針對上述技術問題，提供一種制備工藝簡單，制備成本低，產物副產物少，不需提純，滲透、潤濕性能和表面活性在一定范圍內可調的造紙工業用高純琥珀酸酯系列表面活性劑的制備方法。

技術方案：造紙工業用高純琥珀酸酯系列表面活性劑，產品外觀為淡黃色液體，平均產率大于93％，折光率：1.45，固含量大于60％，純度大于98％。將本產品用于造紙工業，其上紙涂料表面張力顯著降低，且表面張力降低值可以通過表面活性劑結構設計即控制表面活性劑中異辛醇含量來調節，當琥珀酸異辛酯磺酸鈉分子中5-30％異辛醇被異十三醇取代后，涂料的親水性和滲透性有明顯改變，且表面張力在28-35?N/m之間可調節。

該造紙工業用高純琥珀酸酯系列表面活性劑制備步驟為：將順丁烯二酸酐和異辛醇或異辛醇與異戊醇、正十二醇、正十四醇、正十六醇、異十三醇的任意比混合物按總摩爾比1∶2加入到反應釜中，加入占混合物質量百分比0.3％的對甲苯磺酸作催化劑，加熱至80℃-190℃，恒溫4～6個小時，然后冷卻至室溫，得酯化產物。將第一步所制得的酯化產物按酯化產物與鹽溶液1∶10的體積比進行洗滌，先用質量百分比濃度為5％碳酸鉀水溶液，再用質量百分比濃度為5％的氯化鈉水溶液，直至去除水溶性雜質及催化劑。在洗滌過的酯化產物中加入摩爾比1∶1的亞硫酸氫鈉，再加入酯化產物和亞硫酸氫鈉總摩爾量15％的水，攪拌，加熱至95-110℃回流5～7小時，即獲得烷基琥珀酸酯類系列表面活性劑。酯化產物為琥珀酸二異辛基酯或琥珀酸烷基異辛酯，所述琥珀酸烷基異辛酯為琥珀酸二異辛基酯分子中的一個異辛基鏈部分被異戊醇、正十二醇、正十四醇、正十六醇或異十三醇所取代的產物，取代的量分別各為異辛醇總量的5％、10％、20％和30％。

合成路線：