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2.6 新型与特种表面活性剂

所谓特殊表面活性剂,是指含有氟、硅、磷、硼等元素的表面活性剂。该类表面活性剂由于其结构的特殊性,呈现出很多特殊性能。例如氟表面活性剂与普通表面活性剂相比,突出性能是“三高二憎”,即高表面活性、高耐热稳定性、高化学惰性、憎水性、憎油性。硅表面活性剂具有耐高温,耐气候老化,无毒,无腐蚀及生理惰性等特点。含硼表面活性剂既溶于油又溶于水,沸点高,不挥发,高温下极稳定但能水解,具有很强的抗菌性。目前这类表面活性剂已广泛应用于国民经济的各个领域,展示出良好的应用前景。

2.6.1 十二烷基磷酸酯钾盐

英文名称:potassium dodecyl phosphate

主要成分:ROPO 3 K 2 和(RO) 2 PO 2 K R=C 12 H 25

(1)性能指标

(3)生产原理 将P 2 O 5 与月桂醇反应,中和后得产品。

(4)生产工艺流程(参见图2-33) 将P 2 O 5 加入反应釜D101中,冷却至5℃,再加入计量的月桂醇与适量的BF 3 ,然后在搅拌下升温至20℃,反应12h。加水水解,冷却,泵入中和釜D102中用40%的KOH中和,得产品。

图2-33 十二烷基磷酸酯钾盐生产工艺流程

(5)产品用途 用作化妆品的乳化剂、香波的抗静电剂、化纤用油剂等。

2.6.2 含氟含磷表面活性剂

中文别名:二(1,1,5-三氢八氟戊基)磷酸酯盐

英文名称:phosphaticper fluoroalkane surfactant

分子式:C 10 H 6 F 16 KO 4 P

(1)性能指标

(3)生产原理 将四氟化戊醇与五氧化二磷酯化后,再经过KOH中和后得到产品。

(4)生产工艺流程(参见图2-34)

①将F101中四氟化戊醇按计量泵入反应釜D101中,预热至40℃后加入0.2%的亚磷酸(防止五氧化二磷局部氧化),然后分批加入五氧化二磷溶液,加毕,升温至80~90℃反应4~5h。

②酯化结束后,加入双氧水把亚磷酸氧化为磷酸,趁热经过过滤器L101过滤,除去杂质。

③将滤液打入中和釜D102中,在70℃下用30%的KOH中和至pH为8~8.5。浓缩,结晶干燥得产品。

图2-34 含氟含磷表面活性剂生产工艺流程

(5)产品用途 可用于纺织、皮革、造纸工业中。为应用广泛的纸张涂料涂层交联剂,用于纸张表面涂层,提高表面的耐水性、耐溶剂、柔软强韧性、抗拉强度等。可改善羧基丁苯胶乳、苯丙类及醋丙类合成胶乳涂料之运行性能,提高纸张印刷适性。

2.6.3 ω-含氢全氟庚酸钾盐

中文别名:调聚酸钾盐

英文名称:potassiumω-hydroperfluroheptylate

分子式:C 7 HF 12 KO 2

(1)性能指标

(3)生产原理 将四氟乙烯与甲醇调聚,在高锰酸钾的氧化下得到产品。反应式如下:

(4)生产工艺流程(参见图2-35)

①将F101中四氟乙烯按计量泵入反应器D101中,加入甲醇作调聚剂。再依次加入引发剂过氧化叔丁醚、助引发剂氧化钡。在135~160℃,2.45MPa下进行调聚得黏稠状调聚物。然后用F104中的磷酸钠水溶液中和至pH为7左右。

②通过过滤器L101进行分离。

③滤液通过精馏塔E101蒸发,精馏。精馏时塔顶温度最好在60℃左右,出料温度在40~45℃,得到α,α,ω-含氢全氟庚醇。

④将含氢全氟庚醇泵入氧化釜D102中,加入高锰酸钾,在100℃下回流14h,进行氧化反应。反应毕,冷却,萃取。

⑤萃取液通过蒸馏塔E102减压蒸馏得ω-含氢全氟庚醇。

⑥再泵入中和釜D103中,用KOH水溶液中和至pH为7左右,浓缩,冷却得结晶。干燥得白色粉末状ω-含氢全氟庚酸钾盐。

图2-35 ω-含氢全氟庚酸钾盐生产工艺流程

(5)产品用途 为一种性能较为独特的表面活性剂,用作四氟乙烯悬浮聚合时的分散剂及化工原料。

2.6.4 全氟烷基醚羧酸钾盐FC-5

英文名称:potassium perfluorether carboxylate FC-5

分子式:C 15 F 29 O 6 K

(1)性能指标

(3)生产原理以乙醇为溶剂,将全氟烷基醚羧酸用氢氧化钾中和即得产品。反应式如下:

(4)生产工艺流程(参见图2-36) 将和等体积的去离子水依次加入反应釜D101中。在搅拌下加入氢氧化钾。升温至70℃,加入精制的全氟烷基醚羧酸,进行中和反应。反应结束后,经F104冷却结晶、过滤器L101过滤、干燥得产品。

(5)产品用途 用作全氟高分子聚合物相的分散剂、乳化剂。

2.6.5 氟碳表面活性剂6201

中文别名:全氟癸烯对氧苯磺酸钠,全氟癸基醚苯磺酸钠

英文名称:fluorocarbon surfactant 6201

分子式:C 16 H 4 F 19 NaO 4 S

(1)性能指标

图2-36 全氟烷基醚羧酸钾盐FC-5生产工艺流程

(3)生产原理 将全氟癸烯、苯酚、三乙胺聚合,再经硫酸磺化、碱中和而得成品。合成反应如下:

(4)生产工艺流程(参见图2-37)

①将F102全氟癸烯、苯酚、F103三乙胺依次按计量泵入反应釜D101中,在搅拌下加热制备全氟癸烯苯基醚,反应完毕后用溶剂乙醚萃取全氟癸烯苯基醚。

②再通过蒸馏塔E101蒸除溶剂。

③然后泵入磺化中和釜D102中,在45℃左右加入硫酸磺化,反应,取样观测,待反应物完全溶于水时,反应完毕。

④在D102中继续加入NaOH水溶液中和得产品。

(5)产品用途 在油漆、涂料、油墨行业作润湿、流平、防粘、防污剂;在消防工业上用作轻水泡沫灭火剂;在聚合物体系中用作乳化剂、脱模剂、防雾剂、防静电剂;在电子行业作清洗剂、助焊剂、氧化抑制剂;在金属制备中作润滑剂、漂洗添加剂、腐蚀抑制剂;在农业材料上用作杀菌剂、防雾剂;以及在医疗、石油、感光材料、清洗剂、纺织等领域均有重要应用。

图2-37 氟碳表面活性剂6201生产工艺流程

2.6.6 丙三醇硼酸酯脂肪酸酯

中文别名:BS系列品(BS-20,BS-40,BS-60,BS-66,BS-80,BS-83,BS-160,BS-260)

英文名称:fatty acid glycerol borate,BS series of products

分子式:C 9 H 13 BO 8 R 2

(1)性能指标

(3)生产原理 在氮气的保护下甘油与硼酸聚合而成。反应式如下:

(4)生产工艺流程(参见图2-38)

①将F101中甘油按计量泵入反应釜D101中,在搅拌下加入硼酸,同时开启真空泵J102,在氮气保护下,于93kPa、140℃下反应4h,得硼酸双甘油酯。

②将计量的硼酸双甘油酯和脂肪酸依次加入反应釜D102中,在氮气保护下于200~210℃下反应4~5h。经后处理得产品。

图2-38 丙三醇硼酸酯脂肪酸酯生产工艺流程

(5)产品用途 用作金属液压防锈添加剂。还广泛用作纤维加工乳化剂、抗静电剂、柔软平滑剂、染料溶解剂、染色助剂、颜料分散剂、金属清洗剂、油墨分散剂、水泥分散剂、脱脂剂等。

2.6.7 分散剂WA

中文别名:脂肪醇聚氧乙烯(30)醚甲基硅烷,扩散剂WA

英文名称:dispersant WA

结构式:[RO(CH 2 CH 2 O) 30 3 SiCH 3

(1)性能指标

(3)生产原理 由脂肪醇聚氧乙烯(30)醚与甲基三氯硅烷缩合而成。

(4)生产工艺流程(参见图2-25) 由脂肪醇聚氧乙烯(30)醚与甲基三氯硅烷在25~30℃反应1h缩合而成。作分散剂使用一般将其稀释成25%的水溶液。参照2.5.1生产流程图2-25。

(5)产品用途 用作真丝精炼、复炼的煮炼剂及织物匀染剂。

2.6.8 减水剂MY

中文别名:木质素磺酸钠

英文名称:water decreasing agent MY

分子式:LO 4 HSNa L:木质素

(1)性能指标

(3)生产原理 以钙基亚硫酸纸浆废液为原料,经石灰乳沉降、过滤洗涤、转化,制得木质素磺酸钠。

(4)生产工艺流程(参见图2-39)

①将亚硫酸氢钙的纸浆废液加入D101中,往废液中泵入F103中的10%的石灰乳,在(95±2)℃下加热30min。其中所含有的亚硫酸盐或硫酸氢盐直接与木质素分子中的羟基结合生成木质素磺酸盐。

②将钙化液静置沉降,沉淀物经过滤器L101滤出。

③水洗后物料泵入磺化釜D102中,加硫酸反应2~4h。

④再经过滤器L102过滤,除去硫酸钙。

⑤然后输送到转化釜D103中,往滤液中加入Na 2 CO 3 ,使木质素磺酸钙转化成磺酸钠。反应温度以90℃为宜,反应2h后,静置。

⑥经L104过滤除去硫酸钙等杂质。滤液在F104中冷却结晶,最后经L103过滤得产品。

图2-39 减水剂MY生产工艺流程

(5)产品用途 用作水泥减水剂,使成团水泥扩散,所含水分析出,增加其流动性。将其用于石油钻井泥浆配方中,可有效降低泥浆黏度和剪切力,防止泥浆絮凝化,并有突出的抗盐性、抗钙性和抗高温性。

2.6.9 农乳2000

中文别名:烷基酚聚氧乙烯醚磺化琥珀酸酯

英文名称:pesticide emalsifier 2000

分子式:C 10 O 7 H 7 (C 2 H 4 O) n SNa 2 R

(1)性能指标

(3)生产原理 烷基酚聚氧乙烯醚与顺丁烯二酸酐酯化后,在亚硫酸钠的作用下磺化得到产品。反应式如下:

(4)生产工艺流程(参见图2-40)

①酯化 将F101中烷基酚聚氧乙烯醚按计量泵入酯化釜D101中,加入少量的抗氧催化剂乙酸钠,在强力搅拌下,分批加入顺丁烯二酸酐,加毕后逐渐升温至70℃,反应6h,得烷基酚聚氧乙烯醚琥珀酸酯。

②磺化 将所得的烷基酚聚氧乙烯醚琥珀酸酯投入磺化釜D102中,在强力搅拌下加入亚硫酸钠水溶液。加毕后在80℃左右搅拌1h,得磺化产物。

图2-40 农乳2000生产工艺流程

(5)产品用途 用作农药可湿粉剂、胶囊剂和水剂的助剂;胶悬浮剂的特效助剂;亦可作金属加工、纺织印染助剂。

2.6.10 羟基硅油乳液305

中文别名:羟基硅油乳液Hz305,Hz306,Hz305P,305A,305P

英文名称:hydroxy silicone oil emulsion 305

结构式:HO(SiCH 3 CH 3 O) n SiCH 3 CH 3 OH

(1)性能指标

(2)生产原料与用量

(3)生产原理 将有机硅油D4跟匀染剂Tx-10在催化剂作用下聚合,得到产品。反应式如下:

(4)生产工艺流程(参见图2-41)

①将F101中有机硅油D4按计量投入反应釜D101中,在搅拌下依次加入匀染剂TX-10,助溶剂,水。然后升温,在80~85℃下回流2h。再冷却到室温,搅拌6~8h。使其充分反应。最后加入适量催化剂,促进聚合反应。

②聚合反应结束后进行减压脱水,将物料输送至脱水釜D102后,启动真空泵J106,减压脱水,当相对分子质量在5万~15万范围内反应结束。出料,包装为成品。

图2-41 羟基硅油乳液305生产工艺流程

(5)产品用途 本品作为整理剂用于棉、毛、麻、丝及合成纤维等织物。织物经整理后具有良好的柔软性,弹性和手感性也大为改观。且能减轻磨损,增加纤维强度。本品可单独使用或与热固性树脂共用,用于织物的耐久压烫整理。还可与其他助剂配合使用,作防水整理剂。亦可作脱膜剂、消色剂、润湿剂等。 OCyumKtOZDHGr2ZYWn+GYWjkXa19LTDe8pobFpnLOOtoH59aDJzCjQaXtvxI+BaI

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