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2.4 两性表面活性剂

在水中既能离解出具有表面活性的阴离子,又能离解出具有表面活性的阳离子的表面活性剂称为两性表面活性剂。目前主要依据其阳离子结构通常分为:两性咪唑啉衍生物、表面活性甜菜碱、氨基酸类表面活性剂、卵磷脂类表面活性剂。其中最主要的是咪唑啉型,约占整个产量的一半以上。

两性表面活性剂开发较晚,但由于它的特殊结构决定了其独特的优势,即在相当宽的pH值范围内都具有良好的表面活性,并能和所有的表面活性剂兼容,在一般情况下产生增效协同作用;可吸附在带电物质表面,不产生憎水膜,有很好的润湿发泡性、乳化性、分散性;对织物有优异的柔软平滑性和抗静电性;有极好的耐硬水性和耐高浓度电解质性,甚至在海水中也可以使用;有一定的杀菌抑霉性,对皮肤、眼睛刺激性低,所以一面市就受到社会的欢迎和重视。随着国民经济的迅速发展,原料工业的基本配套,加之环保要求日益严峻,人们对化妆品的要求越来越高,可以预计,两性表面活性剂将会更加迅速发展。

2.4.1 N-十二烷基甜菜碱

中文别名:BS-12

英文名称:dodecyl dimethyl betaine

分子式:C 16 H 33 NO 2

(1)性能指标

(4)生产工艺流程(参见图2-19)

①按计量加入氯乙酸至D101中,再用等物质的量的氢氧化钠溶液中和氯乙酸至pH为7,得到氯乙酸钠盐。

②然后一次加入等物质的量的十二烷基二甲基胺,在50~150℃反应5~10h,即得目的产品,浓度为30%左右。

图2-19 N-十二烷基甜菜碱生产工艺流程

(5)产品用途 本品有优良的发泡性能,能使毛发柔软,适用于制造无刺激的、对头发有调理性的香波、婴幼儿香波、浴液、餐具洗涤剂、高级液体洗涤剂、杀菌剂、液体皂等日化产品中作为稳泡、增效、调节黏度等作用。也用作织物的柔软剂、抗静电剂、羊毛缩绒剂、金属缓蚀剂、清洗剂,橡胶工业中用作凝胶乳化剂,还可用作灭火器中的泡沫剂、钙皂分散剂等。

2.4.2 月桂基乙酸钠型咪唑啉

英文名称:undecyl carboxylated-type imidazoline

分子式:C 18 H 34 O 3 N 2 Na

(1)性能指标

(3)生产原理 通过脂肪酸和羟乙基乙二胺反应生成烷基咪唑啉后,再和氯乙酸钠进行季铵化反应而制得。合成反应如下:

(4)生产工艺流程(参见图2-20)

图2-20 月桂基乙酸钠型咪唑啉生产工艺流程

①烷基咪唑啉中间体的制备(环化反应) 加入计量的月桂酸到反应釜D101内,加热熔化后,再从F101泵入计量的AEEA,在一定时间内升温到指定温度,开启真空泵J102,在氮气保护下不断蒸出反应生成的水,反应完成后,分析中间体的质量,达到预定的指标后进入下一步反应。

②氯乙酸钠的制备 在另一配料罐D103内加入计量的水,在一定温度和搅拌下加入计量的氯乙酸,全部溶解后,用碳酸钠调节到预定的pH(9~11),即得到反应所需的氯乙酸钠溶液。

③产品的制备(季铵化反应) 将氯乙酸钠溶液泵入季铵化反应釜D102中,升温到85~90℃后,搅拌下慢慢泵入环化反应制得的咪唑啉中间体,加完后,保温反应一定时间。当体系的pH值从13降至8~8.5时,为反应终点,产物分析合格后包装。

(5)产品用途 羧甲基型两性咪唑啉表面活性剂具有低的表面张力、良好的发泡性、增溶性和耐硬水性,与其他表面活性剂配伍性好、毒性低、刺激性小、易生物降解,是配制婴儿香波、浴液和个人清洁用品(如香波、浴液、化妆品等)的优质原料,还可作为洗涤剂、抗静电剂、柔软剂、钙皂分散剂等广泛用于其他工业。

2.4.3 氧化十二烷基二甲基胺

中文别名:OA-12

英文名称:dodecyl dimethyl amine oxide

分子式:C 14 H 31 NO

(1)性能指标

(3)生产原理 通常用烷基叔胺和过氧化氢溶液在合适的温度条件下进行反应而制得。反应式如下:

(4)生产工艺流程(参见图2-21)

图2-21 氧化十二烷基二甲基胺生产工艺流程

①配制10%的双氧水 取样测定原料双氧水含量后,根据每批投入的叔胺量,将一定量的双氧水(按叔胺和双氧水摩尔比为1∶1.1计)吸至双氧水配料罐D101中,加入计量的去离子水使双氧水溶液的浓度为10%,搅拌0.5min后打入高位槽F101备用。

②氧化胺的制备 在反应釜D102中投入计量的水,搅拌升温至40~50℃,用10%氢氧化钠溶液调整pH值为8。然后将高位槽F102中的叔胺放入,继续升温至75℃,开始加入双氧水,控制在40~60min加完。加完后在80℃下继续反应4h,取样分析,未反应胺含量检测合格后根据过氧化氢残余量加入计量的亚硫酸钠,搅拌15min,冷却至40℃出料。

(5)产品用途 氧化十二烷基二甲基胺是十二烷基叔胺衍生物的一个重要品种,也是一种优良的表面活性剂。该产品对皮肤刺激性小,与阴阳离子型的表面活性剂都可相容,泡沫丰富而细腻,广泛用于香波、洁液、餐具洗涤剂等产品中。

2.4.4 2-十七烷基-3-硬脂酰胺乙基咪唑啉醋酸盐

中文别名:柔软剂IS

英文名称:2-heptadecyl-3-stearoylamido ethyl imidazole acetate,softening agent IS

分子式:C 42 H 32 O 3 N 3

(1)性能指标

(3)生产原理 以硬脂酸和二乙烯三胺为原料,经过170~190℃酰胺化,260~300℃咪唑化,再经乙酸中和而制得。反应方程式如下:

(4)生产工艺流程(参见图2-22)

图2-22 2-十七烷基-3-硬脂酰胺乙基咪唑啉醋酸盐生产工艺流程

①按物料配比将硬脂酸、二亚乙基三胺投入反应釜D101中。

②启动真空泵J102,通氮气,加热熔化,搅拌,继续加热升温,达140℃后,调整升温速度,于1.5~2h内,由140℃升至170℃,脱水。然后,在1h内升温至260℃,在260~280℃条件下保温反应2h。取样,测定凝固点。若凝固点大于70℃,可认为反应达到终点。

③反应物料泵入D102中,待冷却至100℃时,加入亚硫酸氢钠、冰醋酸及乙酸钠,再加水,使含固量大于20%。

④输送至D103中搅拌、打浆0.5h,即得成品。

(5)产品用途 主要用作腈纶纤维的柔软剂和涤纶纺丝油剂的添加剂。

2.4.5 N-辛基-二氨乙基甘氨酸盐酸盐

中文别名:Tego 51

英文名称:glycine N-C2-aminoethyl-N-2-octylamino ethyl mono hydrochloride

分子式:C 14 H 32 ClN 3 O 2

(1)性能指标

(3)生产原理 氯代烷和多胺反应后,生成物再与氯乙酸反应制得。

(4)生产工艺流程(参见图2-23)

图2-23 N-辛基-二氨乙基甘氨酸盐酸盐生产工艺流程

①将计量的二亚乙基三胺加入反应釜D101中,加热到180℃,在不断搅拌下加入氯代辛烷,保温反应4h。静置一夜,让二亚乙基三胺盐酸盐沉淀完全。

②通过E101过滤除去沉淀。

③滤液进入蒸馏釜E102中减压蒸馏,收集150~200℃(2kPa)的馏分储存在F103中,得淡黄色黏稠液,为十八烷基二亚乙基三胺。

④将计量的十八烷基二亚乙基三胺和氯乙酸水溶液加入缩合釜D102中,在100℃下反应2h。趁热放入结晶槽中,得无色片状结晶,再经L101抽滤、L102干燥即为产品。

(5)产品用途 一般用作杀菌剂、抗静电剂、柔软剂。 +M35bomuZ8ZAXsbEmNjd6SvoN+3AQvgKjMDuiMRXuP1Cef10K+AxNVn3t90b0KNm

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