月桂酸聚乙二醇酯的合成及其在丙纶油剂中的应用

第33卷第2期江苏化工Vol.33 No.22005年4月Jiangsu Chemical IndustryApr. 2005应用与洴发月桂酸聚乙二醇酯的合成及其在丙纶油剂中的应用.杨海涛,周向东①(浙江传化股份有限公司浙江杭州311215)摘要研究了月桂酸与PEG400( 聚乙二醇)进行酯化反应的合成工艺探讨了反应摩尔比、真空度、温度、惰性气体、反应时间对产品的影响以及PEC400月桂酸酯在丙纶油剂中的应用。关键词PEG400月桂酸酯合成丙纶油剂应用中图分类号:TS103 .84* 1.文献标识码A文章编号:1002- 1116( 2005 )2- 0038-03.月桂酸聚乙二醇酯具有较好的水溶性、乳化性方法是以月桂酸与PEC400 进行酯化反应,催化剂和热稳定性,可以作为化纤油剂的主要成份1。文采用酸性催化剂，反应式为:RCOOH +献2]报道了PEG800、PEG1000与月桂酸的合成以及HO( CH4O )HRC0O ( C2H )H在涤纶短纤维油剂中的应用。其合成方法是在反应RC0O( C;HO )00CR+ H2O ,合成出来的产品主要体系中加入酚类抗氧剂抗氧剂的加入可防止产物是单、双酯的混合物,当反应物投料比摩尔比为1:1颜色变深,但抗氧剂的价格较贵且很难除去并且会时单、双酯的比例为2:143] ,若改变投料比也可生影响油剂的性能,给纺丝带来问题。本研究采用了产以双酯占主要成份的产品用第二种方法生产的与他们不同的合成工艺,采用在反应开始阶段通惰产品成本要高一点。 ，性气体带走水蒸气的方法。浙江传化股份有限公司当前安全生产越来越引起人们的重视环氧乙利用自己强大的油剂开发能力和应用评价能力把烷具有很大的危险性。为了安全,本研究采用第二公司合成的PEG400月桂酸酯应用到TF- 730系列种方法用月桂酸与PEG400在不同的投料比和酸性丙纶长丝纺丝油剂中油剂在纺丝过程中不仅赋予催化剂催化作用下,在一定的温度和压力下并在反了丙纶纤维较好的平滑性和抗静电性,而且还能改善丙纶纤维的手感,TF-730系列丙纶长丝纺丝油应起始阶段通惰性气体进行保护反应得到性能优剂就是以PEC400月桂酸酯为主要成份而研制成功良、质量稳定的非离子表面活性剂PEC400月桂酸的,已经销售数百t油剂客户比较满意。酯并应用到丙纶纺丝油剂中油剂的质量完全能满PEC400月桂酸酯(单、双酯)的合成可以有2种足丙纶纤维的纺丝要求。方法:一种方法是以月桂酸与环氧乙烷进行乙氧基1试验化反应,采用碱性催化剂,反应式为:RCOOH+nC2H40一>RCOO( C2H4O )nH合成出来的产品主要1.1仪器 与试剂以单酯为主，也有少量的双酯和聚乙二醇其产品成仪器:电动搅拌器恒温油浴加热装置,ZL- 2本要低一些但是环氧乙烷属于易燃易爆物质容型自中国煤化工电位滴定计;JYT- 10.易发生安全事故,生产管理要求极为严格。第2种电子YHCN M H G泵毛细管粘度计。①收稿日期2004-11- 29作者简介杨海涛( 1972- )男陕西汉中人工程师主要从事化纤油剂和其它助剂的研究和开发工作。电话:0571 -82602688 - 8349。第33卷第2期杨海涛等:月桂酸聚乙二醇酯的合成及其在丙纶油剂中的应用39试剂:PEG400 ,月桂酸，,对甲苯磺酸,三乙醇胺,表1PEC400月桂酸酯的质量指标以上原料都为工业级。目指标1.2 PEC400月桂酸酯的合成u( 单酯)%52.01.2.1 PEC400月桂酸单酯的合成u(双酯)%27.0安装好反应装置将计量好的PEC400和月桂u(游离聚乙二醇)%20.6酸按摩尔比1:1的比例投入反应瓶中再加入0.5%酸值( mgKOH g' )4.2~1.0%(质量分数,以下同)的催化剂对甲苯磺酸,皂化值( mgKOH g')94.3升温到100~ 150 C反应2~4 h测酸值酸值达到pH(质量分数为1%的水溶液常温)4.1规定要求后用三乙醇胺中和未反应的游离月桂酸表面张力(质量分数为1%的水溶30.4液常温)(10-'N m-')和催化剂对甲苯磺酸即可得到质量合格的产品。黏度(质量分数为5%的水溶液)1.2.2 PEG400月桂酸双酯的合成2.2.(10~m不s-')安装好反应装置将计量好的PEG400和月桂注:n( PEC400): nd月桂酸)= 1:1。酸按摩尔比1:2的比例投入反应瓶中再加入1.0%的催化剂对甲苯磺酸,升温到100~ 150 C ,反应2结果与讨论2~4h测酸值酸值达到要求后,用 三乙醇胺中和2.1月桂酸与 PEC400不同摩尔比对产品性能的影响未反应的游离月桂酸和催化剂对甲苯磺酸,即可得酯化反应中,月桂酸与PEC400的摩尔比对产到质量合格的PEC400月桂酸双酯产品。品的成分影响很大若摩尔比为1:1时产品中单酯1.3 分析测试成分多产品水溶性好;若摩尔比为2:1时则双酯1.3.1 酸值的测定含量多产品水溶性较差但具有较好的平滑性。因取2~3g样品于150 mL三角瓶中用50 mL中此根据不同的使用情况选用不同的摩尔配比来进性乙醇溶液溶解样品滴入3~ 5滴酚酞试剂再用行合成反应。不管反应摩尔比是1:1或2:1生成的KOH标准溶液滴定,当溶液变微粉红色时即为滴定产品都是单酯、双酯和未反应的PEG400、月桂酸的终点。计算公式为:混合物。月桂酸与PEC400进行酯化反应时,月桂酸值=( Cx Vx56.1 )/m酸的投量不能太多,否则后一步用来中和游离酸的其中:C为KOH的标准浓度56.1为KOH的摩尔质三乙醇胺也随之增加导致体系中小分子化合物增量;V为滴定所耗用的KOH标准溶液体积(mL);m多体系黏度下降性能降低而且不稳定。为样品的质量( mg)2.2反应温度、 真空度对产品性能的影响1.3.2 粘度的测定反应温度、真空度对产品的黏稠性、颜色、气味称取5 g样品配制成5 g/100 mL的水溶液在都有较为显著的影响当真空度较低时反应温度升40 C恒温下用毛细管粘度计测定粘度值。高引起相对分子质量降低,且易碳化,从而降低产1.3.3 皂化值的测定品的黏度产品的颜色加深产生不愉快的气味同称取5g样品置于250 mL锥形瓶中,吸取50.时酯化反应的副产物水不容易排出反应体系影响mL KOH乙醇溶液加入锥形瓶内烧瓶接空气冷凝反应速度和反应进行的程度。温度对产品性能的影管煮沸至脂肪完全皂化(约30mL)冷却,加酚酞响与真空度的影响相似当温度高于130 ec时键断指示剂用0. 500 0 mol: L'HCl标准溶液滴定用同裂程度增加产品黏度降低,性能不稳定;低于110一移液管吸取50mLKOH乙醇溶液按样品分析方C时酯化反应程度低,反应时间长产品黏度低性法进行空白滴定,并计算皂化值。皂化脂肪所消耗能也不稳定。的KOH质量( mg)=28.05( B- s )样品质量其中2.3中国煤化工影响B和S分别为测定空白和样品时所消耗的HC1标准YHCNMHG应通常需连续除去反溶液的体积( mL)。应生成的水以使平衡右移而抑止逆反应。用不与1.3.4 PEG400月桂酸酯的质量指标水混溶的溶剂进行共沸蒸馏,用干燥剂或使用惰性表1是用本实验合成的PEG400月桂酸酯的质气体均可除去反应生成的水。由于干燥剂和溶剂对量指标。产品都有不同程度的影响,因此选择了用惰性气体.40江苏化工2005年4月在反应开始阶段带走水蒸汽。在反应升温及保温过纤维静摩擦系数高和动摩擦系数低的特性;具有较程中惰性气体的通否对产品性能的影响很大通惰好的平滑性并使丙纶纤维具有良好的手感。此外性气体-方面起到保护反应体系避免氧气进入反因其热稳定性好,虽其油膜强度高,但易去除,能满应物料体系中发生氧化反应,使产品颜色变深副足化纤加工过程的需求,因此是-种性能良好的丙反应变多更重要的是惰性气体可以把酯化反应生纶纺丝油剂组分。成的水以水蒸汽的形式一起 带出，能加快反应速度.3结论和反应进行的程度。2.4催化剂对 产品的影响(1)月桂酸与PEC400(聚乙二醇)进行酯化反.酯化反应也可不用催化剂而在180~2509C的.应采用以下合成工艺:PEG400和月桂酸按摩尔比高温下进行反应,但PEG400月桂酸酯在温度超过1:2的比例进行反应;催化剂用对甲苯磺酸,用量为130 C时键断裂程度增加,因此不适合高温反应。0.5%~ 1.0%在反应起始阶段通惰性气体,反应温若PEC400与月桂酸进行酯化反应时不用催化剂,度为100~150 C ;反应时间2~4 ho .则需要提高温度并延长反应时间。酯化反应选用催(2)PEC400月桂酸酯作为丙纶长丝油剂的组化剂种类很多聚氧乙烯-磺酸型阳离子交换树脂分具有较好的抗静电性、乳化性使纤维具有较好可提高产品得率减少有色产物是一类有效的催化的抱和性并赋予纤维静摩擦系数高和动摩擦系数剂但价格较高且反应后还要除去操作也麻烦。硫低具有较好的平滑性并使丙纶纤维具有良好的手酸一直是主要的催化剂价格也便宜但硫酸氧化性感此外其热稳定性好虽其油膜强度高但易去除,过于强烈酯化合成的产品颜色太深。目前用的最能满足化纤加工过程的需求,因此是-种性能良好多的是对甲苯磺酸等有机酸其催化合成的酯气味的油剂组分。小色泽浅。2.5 PEG400 月桂酸酯在丙纶油剂中的应用参考文献:成纤聚丙烯通常是等规聚合物具有高度结晶.[1]任华明李德绵编.实用化学纤维油剂M].北京纺织性是分子相互交错地连接起来的立体嵌段结构4],工业出版社,1988.63 ~ 65.分子中无极性基团,它具有很低的吸湿性、抗静电[2]刘方.聚乙二醇月桂酸酯的制备及其在化纤油剂中的性、润滑性高的耐化学性、脱色性及F/M摩擦系应用[ J]中南林学院学报,1999 19( 1)35 ~ 36.数。丙纶纤维对金属的摩擦系数较高,要求油剂有[3]陆用海胡征宇译.工业脂肪酸及其应用[ M ].北京:中国轻工业出版社,1992. 228 ~ 230.较好的平滑性和较高的油膜强度5。PEG400月桂酸酯作为丙纶长丝油剂的组分,分[4]董纪震等编. 合成纤维生产工艺学(下册I M]北京:中国纺织出版社,1994.294 ~ 298.子中的大量聚氧乙烯链节增加了纤维的亲水性[6][5]杨海涛周向东.丙纶POY高速纺丝油剂的研制J].合并与阴离子表面活性剂磷酸酯钾盐抗静电剂起协同成纤维2004 3(6)36~ 38.作用,这样就增强了纤维的抗静电效果。另外[6]杨海涛周向东. 丙纶FDY油剂的研制J].精细与专用PEC400月桂酸酯使纤维具有较好的抱和性并赋予化学品2005 132)20~22.Synthesis and Application of PEG400 Dilaurate in PP FinishesYANG Hai-tao ZHOU Xiang -dong( Zhejiang Transfar Co. , Ld , Hangz中国煤化工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