[发明专利]一种含硼聚乙二醇脂肪酸酯表面活性剂

说明书

技术领域

一种含硼聚乙二醇脂肪酸酯表面活性剂，属于有机化学和功能材料领域。

背景技术

PEG具有无毒、稳定性好和易加工等优异性能，被广泛用作软化剂、增湿剂、润滑剂等。以PEG作为亲水部分的酯类表面活性剂属于非离子型表面活性剂，具有低泡沫、稳定性高、不易受强电解质无机盐类存在的影响；其乳化性能和润湿性能优良，被大量地应用于洗涤、纺织等行业，在造纸、建筑、农业等领域也有重要应用；已有的研究发现，在聚烯烃塑料中加入一定量的PEG酯类表面活性剂，可明显提高塑料的抗静电性。

硼是一种无毒、无公害的元素，由于硼原子中有一个空P电子轨道，所以它具有显著的缺电子性，可与电子给予体(如O、N等)的未共用电子对形成典型的配位键，所形成的B-O和B-N配位键具有很好的热稳定性和抗水解性。已有研究发现，由甘油与硼酸反应制得的硼酸酯表面活性剂具有沸点高，不挥发，表面活性优异，显示出优良的抗静电、阻燃、抗磨润滑等性能，因而逐步受到国内外学者的关注。如果将硼原子引入PEG酯类表面活性剂中，通过结构的调控，可以有效提高PEG酯类表面活性剂的稳定性及抗静电性，但如何高效引入硼原子在技术上尚需要进行深入研究。

本发明以聚乙二醇(PEG)、硼酸和脂肪酸为原料，先将PEG与硼酸酯化反应，再将其与脂肪酸进行酯化反应，得到含硼聚乙二醇脂肪酸酯表面活性剂；通过改变脂肪酸、催化剂的种类和PEG的分子量，以提高酯化率。

发明内容

本发明的目的是提供一种含硼聚乙二醇脂肪酸酯表面活性剂。

本发明的技术方案：是以聚乙二醇、硼酸和脂肪酸为原料，以二甲苯为带水剂，在酸催化剂作用下，于140℃下用硼酸与PEG发生酯化反应2h，再将其与脂肪酸进行酯化反应5h，得到含硼聚乙二醇脂肪酸酯。

所述的脂肪酸为棕榈酸、油酸、硬脂酸、月桂酸；PEG的分子量为200、600、1000；酸催化剂为对甲苯磺酸、一水硫酸氢钠、固载酸SiO₂负载磷钨酸(PW₁₂/SiO₂)。

所述的表面活性剂，其特征是硼酸、PEG、脂肪酸的摩尔比为1∶1∶1～1∶3∶3，其结构式为：

其中n约为5、15、25，m为9、13、15。

本发明的有益效果：以PEG、硼酸和脂肪酸为原料，先将PEG与硼酸酯化反应，再将其与脂肪酸进行酯化反应，得到含硼聚乙二醇脂肪酸酯；通过改变脂肪酸、催化剂的种类和PEG的分子量，可以提高酯化率；以所得产物的熔点约为35℃，含硼聚乙二醇脂肪酸酯能降低水的表面张力，且具有较好的乳化性能，可以广泛地应用于洗涤洗涤、造纸、纺织等行业。

附图说明

图1含硼聚乙二醇脂肪酸的核磁谱图。

图2含硼聚乙二醇棕榈酸酯(B-PEGPA)的表面张力-浓度关系曲线。

具体实施方式

实施例1、硼酸与PEG的酯化反应

将10gPEG-600与350mg硼酸的摩尔比为3∶1投入至三口烧瓶中，安装电动搅拌器、分水器、温度计和回流冷凝管，加入0.8％的对苯二甲酸、带水剂二甲苯100mL，在140℃下回流反应2h，减压蒸馏除去水和二甲苯，烘干得到聚乙二醇硼酸酯。

实施例1、硼酸-PEG与脂肪酸的酯化反应

称量5g聚乙二醇硼酸酯，与2g棕榈酸以摩尔比为1∶3进行反应，催化剂一水硫酸氢钠(总质量的0.8％)和带水剂二甲苯投入到安装电动搅拌器、分水器、温度计和回流冷凝管的三口烧瓶中，在140℃下回流反应5h，反应结束后过滤除去催化剂，并减压蒸馏除去水和带水剂二甲苯，烘干得到含硼聚乙二醇棕榈酸酯。