椰子油酸单乙醇酰胺丁氧基醚的合成

赵　强，刘传玉，黎　庆（黑龙江省科学院 高技术研究院，黑龙江 哈尔滨 150040）



椰子油酸单乙醇酰胺丁氧基醚的合成

赵强，刘传玉，黎庆
（黑龙江省科学院 高技术研究院，黑龙江 哈尔滨 150040）

摘要：以椰子油酸单乙醇酰胺、环氧丁烷为原料，进行开环聚合反应合成椰子油酸单乙醇酰胺丁氧基醚，考察了椰子油酸单乙醇酰胺丁氧基醚合成的条件。实验表明，在反应物椰子油酸单乙醇酰胺与环氧丁烷物质的量比为1∶2，反应温度155℃，反应时间3h的条件下，环氧丁烷的转化率可达98.0%以上。

关键词：椰子油酸单乙醇酰胺；丁氧基化；聚合

前言

近年来由于椰子油酸二乙醇酰胺（俗称6501）的毒性问题引起人们的高度关注，替代6501的呼声越来越高。椰子油酸单乙醇酰胺是替代6501的首选产品，它具有无毒、生物降解度高，性能优良等优点[2～3]，但也存在致命的缺点，常温下是固体，不溶于冷水，仅分散在热水中，大大影响椰子油酸单乙醇酰胺的使用，因此解决椰子油酸单乙醇酰胺的水溶性问题受到一定的关注。为使椰子油酸单乙醇酰胺有良好的水溶性，虽然有很多性能优异椰子油酸单乙醇酰胺的醚类衍生物出现[4]，但在保持椰子油酸单乙醇酰胺固有的稳泡、增稠性能方面，都还没能接近椰子油酸单乙醇酰胺的效果，比如说：脂肪酸单乙醇酰胺（醚）硫酸酯盐主要起发泡、乳化、分散和增溶的作用；脂肪酸单乙醇酰胺（醚）磷酸酯盐则用于杀菌和消毒作用；而椰子油酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚[5～6]，经乙氧基化后，椰子油酸单乙醇酰胺可以变成液态，具有优良的生态性能，去污能力有很大提高，但它的稳泡、增稠的能力较椰子油酸单乙醇酰胺差很远；而最新研究的丙氧基化椰子油酸单乙醇酰胺，虽然可以较好地替代椰子油酸单乙醇酰胺，但由于椰子油酸单乙醇酰胺丙氧基醚合成时需要低温回流反应，对工业化的装置和制冷条件设备要求非常苛刻，目前还仅限于实验室制备阶段，没有工业化产品。

本研究在国内外文献的基础上，结合多年来从事丙氧基化椰子油酸单乙醇酰胺研究的经验[1]，以氢氧化钾为催化剂，研制了椰子油酸单乙醇酰胺丁氧基醚，该产品无毒、生物降解度可达99.8%以上，产品稳泡性与椰子油酸单乙醇酰胺基本相当，克服了椰子油酸单乙醇酰胺不易溶水的缺点，工艺条件温和，为椰子油酸单乙醇酰胺的应用增加了新的方法。

1　实验部分

1.1仪器设备和试剂

仪器设备：500mL带回流冷凝器玻璃三口反应器

试剂：椰子油酸单乙醇酰胺（含甘油）：工业级，上海亚洲化学品有限公司；环氧丁烷：试剂化学纯，上海阳光试剂有限公司；氢氧化钾：试剂化学纯天津大陆化学试剂厂。

其中：B为CH3CH2；R为椰子油酸基；X为1-10

将椰子油酸单乙醇酰胺125g放入安装有回流冷凝器的带搅拌三口反应瓶中，加热到150～160℃，加入约73g环氧丁烷和1.0g氢氧化钾，反应持续约2.5～3.5h，冷却到室温，得到一个深棕色的透明黏稠液体，即为成品。

2　结果与讨论

2.1原料配比对转化率的影响

以KOH为催化剂，用量0.5%（wt），反应温度155℃，反应时间3h，R：转化率，%；T/CMA：环氧丁烷和椰子油酸单乙醇酰胺的物质的量比。

表1　原料配比对转化率试验数据结果Table 1　The effect of raw material ratio on the conversion of epoxybutane

由表1可见，反应配比对反应没有大的影响，考虑到产品的环氧丁烷结合率影响产品的水溶性，一般来讲T/CMA（mol）＝2∶1（mol），比较合理。

2.2反应温度对转化率的影响

原料配比：T/CMA（mol）＝2∶1，催化剂用量0.5%，时间3h。

R：转化率，%；Tem，℃：反应温度。

表2　反应温度对环氧丁烷转化率的影响Table 2　The effect of reaction temperature on the conversion rate of epoxybutane

由表2可见，反应温度对环氧丁烷的转化率影响较大，温度过低，固态的椰子油酸单乙醇酰胺溶解不是很好，环氧丁烷接触不完全，造成环氧丁烷的流失，温度过高时环氧丁烷接触溶液汽化过快，没来得及反应便被携带出去。

2.3反应时间对转化率的影响

原料配比：T/CMA（mol）＝2∶1，催化剂用量0.5%，反应温度155℃。R：转化率，%；Time：反应时间，h。

表3　反应时间和转化率试验数据结果Table 3　The effect of reaction time on the conversion of epoxybutane

由表3可见，反应时间过短，环氧丁烷与椰子油酸单乙醇酰胺不能完全接触，转化率较低，当反应到一定时间后，转化率不再提高，因此选择3h比较适宜。

2.4产品性能试验结果：

2.4.1本样品、椰子油酸单乙醇酰胺和椰子油酸二乙醇酰胺的稳泡试验对比

19%硫酸月桂酸基钠盐加1%的上述三种测试产品。

表4　椰子油酸单乙醇酰胺和椰子油酸二乙醇酰胺的稳泡性对比结果Table 4　The comparison between coconut oil monoethanolmide and coconut oil diethanolamide on their foam stabilization

由以上数据可以看出，在稳泡方面，该样品和椰子油酸单乙醇酰胺和椰子油酸二乙醇酰胺的效果很接近，没有改变产品固有的稳泡性。

2.4.2本样品、椰子油酸单乙醇酰胺和椰子油酸二乙醇酰胺的黏度试验和水溶性对比

表5　本产品、椰子油酸单乙醇酰胺和椰子油酸二乙醇酰胺的黏度和水溶性对比结果.Table 5　The comparison between coconut oil monoethanolamide and coconut oil diethanolamide on their viscosity and water-solubility

19%硫酸月桂酸基钠盐加1%的上述三种测试产品。

由以上数据可以看出，经过丁氧基化后的椰子油酸单乙醇酰胺，凝固点从63℃降为8℃，测试的黏度也降低了很多，并且水溶性较好。

3　结论

从以上数据可以看出，由椰子油酸单乙醇酰胺和环氧丁烷反应生成椰子油酸单乙醇酰胺丁氧基醚适宜的条件是：KOH为催化剂，原料椰子油酸单乙醇酰胺∶环氧丁烷=1∶2（mol），反应温度150～160℃，反应时间2.5～3.5h。通过性能比较试验，可以看出椰子油酸单乙醇酰胺丁氧基醚与椰子油酸单乙醇酰胺和椰子油酸二乙醇酰胺的稳泡性基本接近，完全可以替代椰子油酸单乙醇酰胺和椰子油酸二乙醇酰胺，并且具有良好的水溶性。

参考文献：

［1］ 赵强,刘传玉.椰子油单乙醇酰胺丙氧基醚的合成［J］.化学与黏合,2012（6）:36～38.

［2］ 王钰璠，谢荣锦.椰子油酸单乙醇酰胺的合成与应用［J］.精细石油化工进展，2002，3（5）：1～4.

［3］ 方银军，潘晓飞.椰子油酸单乙醇酰胺性能研究［J］.日用化学工业，1998（2）：14～18.

［4］ 孙玲新，葛虹.脂肪酸单乙醇酰胺及其衍生物的合成与应用［J］.精细石油化工进展，2004，5（5）：54～58.

［5］ 李伟军.乙氧基化脂肪酸单乙醇酰胺的应用性质［J］.日用化学工业译丛，1993（3）：8～10.

［6］ 龚俭.大豆油单乙醇酰胺系列乙氧基化合物的性能研究［J］.科技进展，2003，17（2）：42～43.

%Study on the Synthesis of Coconut Oil Monoethanolamide Butoxy Ether

ZHAO Qiang,LIU Chuan-yu and LI Qing
（Institute of Advanced Technology,Heilongjiang Academy of Sciences,Harbin 150040,China）

Abstract:The coconut oil monoethanolamide butoxy ether was prepared from coconut oil monoethanolamide and epoxybutane by the ring-opening polymerization method.The reaction conditions for the synthesis of coconut oil monoethanolamide butoxy ether were investigated.The optimum reaction conditions were obtained as follows:the molar ratio of coconut oil monoethanolamide to epoxybutane was 1:2,the reaction temperature and time was 155℃and 3h respectively.Under these conditions.the conversion of epoxybutane was 98.0%.

Key words：Conconutiol monoethanolamide;epoxybutane;polymerization

中图分类号：TQ423.9

文献标识码：A

文章编号：1001-0017（2016）03-0191-03

收稿日期：2016-03-01

*基金项目：哈尔滨市科技局创新人才基金项目，（编号：RC2009QD018003）

作者简介：赵强（1963-），男，黑龙江鸡西人，副研究员，主要研究方向为日用化学品、表面活性剂等。