一種Y型三嵌段非離子型聚氨酯Bola表面活性劑的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種表面活性劑的制備方法，特別是Y型三嵌段非離子型聚氨酯Bola表面活性劑的制備。
【背景技術】
[0002]表面活性劑是一種一端含有親水基，一端含有疏水基，加入很少量即能顯著降低溶劑表面張力，改變體系表面狀態，從而產生濕潤、乳化、起泡、增溶作用的物質。而Bola型表面活性劑的結構不同于經典的表面活性劑，它的兩端為親水基中間為疏水基，Gemini型表面活性劑是用化學鍵將兩個相同或不同的兩親部分聯接起來的表面活性劑。
[0003]非離子型聚氨酯Bola表面活性劑是一種在水中不電離的表面活性劑，該類表面活性劑雖然應用較晚，但在許多方面具有比離子型表面活性劑更加優良的性能，其穩定性更高，不易受酸堿的影響，分子設計裁剪性強，與其他類型表面活性劑有很好的相容性，從而在生物材料，藥物輸送，乳液分散劑和涂料等方面具有廣泛的應用。
[0004]然而與低分子表面活性劑和Gemini表面活性劑相比，由于Bola型表面活性劑在溶液表面的吸附層是由亞甲基組成的，而亞甲基降低表面張力的能力不如甲基，因此Bola表面活性劑降低溶液表面張力的能力較低，通常很難達到低分子表面活性劑和Gemini表面活性劑的降低值，所以找到一種具有更高表面活性的Bola型表面活性劑近年來已經成為大家研究表面活性劑的熱點。然而現階段離子型表面活性劑的研究更多，對于非離子型聚氨酯Bola表面活性劑的研究報道不多。
[0005]如中國專利(CN102731773A)公開了一種三嵌段可交聯非離子表面活性劑的制備方法，它由馬來酸酐和等摩爾的長脂肪鏈溶于溶劑中加熱反應，將產物的溶劑除去后與干燥的聚乙二醇在溶解于溶劑中，再加二環己基碳二亞胺溶液反應得到。該專利稱該表面活性劑穩定性好，副產物少，轉化率高，但是該表面活性劑合成過程中需要不斷地溶解和除溶劑，使操作過程復雜，且添加的溶劑有一定毒性，對環境和生物體存在潛在的安全風險，不符合綠色化學的原則。
[0006]如中國專利(CN1810846)公開了一種三嵌段可聚合型聚氨酯分子表面活性劑的制備方法，它由聚乙烯醚，聚氧丙烯醚和二異氰酸酯聚加聚反應而成。該專利稱該表面活性劑對溶液離子強度和pH值變化容忍性好，具有聚合、交聯功能等優點，然而這類表面活性劑吸附在溶液表面時，吸附層由亞甲基組成，亞甲基降低表面張力的能力不如甲基，因此，該表面活性劑降低表面活性的能力不強。
[0007]本發明以單硬脂酸甘油酯和異佛爾酮二異氰酸酯共聚物為原料，與聚乙烯單甲醚嵌段共聚物生成一種Y型三嵌段非離子型聚氨酯Bola表面活性劑。本發明生成的表面活性劑在溶液表面吸附時，吸附層由甲基組成，而普通三嵌段Bola表面活性劑在溶液表面吸附時吸附層由亞甲基組成，甲基降低表面活性的能力高于亞甲基，所以該表面活性劑具有更高的降低表面張力的能力。此外Y型三嵌段非離子型聚氨酯Bola表面活性劑在制備過程中未添加任何有機溶劑，具有綠色環保的優點，且操作簡單，為聚氨酯結構，具有更好的生物相容性。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是提供一種Y型具有高表面活性的非離子型聚氨酯Bola表面活性劑的制備方法，系首先將二異氰酸酯與單硬脂酸甘油酯共聚，然后與聚乙烯單甲醚嵌段共聚生成。
[0009]本發明所提供的Y型三嵌段非離子型聚氨酯Bola表面活性劑的特征在于:
(1)本發明所提供的制備方法在合成Y型三嵌段非離子型聚氨酯Bola表面活性劑時，因為反應溫度高于反應物熔點，在反應溫度下反應物可以互溶，因而合成過程中不需使用任何有機溶劑，符合綠色化學發展需求。
[0010](2) 本發明所合成的Y型三嵌段非離子型聚氨酯Bola表面活性劑為聚氨酯結構，分子結構易于調控，親水性強，溶解度高，有更好的生物相容性。
[0011](3)本發所合成的Y型三嵌段非離子型聚氨酯Bola表面活性劑吸附在溶液表面時，由甲基構成了吸附層，改善了以前聚氨酯非離子Bola表面活性劑降低溶液表面張力不足的缺陷，使Bola表面活性劑的表面活性得到提高。
[0012]本發明的目的是通過下述技術方案實現的:
本專利所述的Y型三嵌段非離子型聚氨酯Bola表面活性劑的制備是先由二異氰酸酯和單硬脂酸甘油酯共聚，然后再加入聚氧乙烯單甲醚，經嵌段聚合而得，其中各組分的質量配比為:
二異氰酸酯15.7-40.1
單硬脂酸甘油酯 15.4-32.7 聚氧乙烯單甲醚 31.7~67.8 催化劑0.1-0.3
蒸餾水100~500
其中Y型三嵌段非離子型聚氨酯Bola表面活性劑是通過以下特定工藝合成:
(1)在100~120°C，真空度為0.09MPa的條件下對聚氧乙烯單甲醚進行減壓蒸餾5~8小時，除去水分。
[0013](2)將四頸瓶、攪拌器、加料管等儀器于100~120°C干燥2~4小時，取出置于干燥器中冷卻。
[0014](3)向帶有攪拌器、溫度計的四頸瓶中加入單硬脂酸甘油酯，攪拌下加熱至80?90。。。
[0015](4)加入催化劑二月桂酸二丁基錫，然后滴加二異氰酸酯，反應1.5-2小時。
[0016](5)加入聚氧乙烯單甲醚，繼續反應1.5~2小時。
[0017](6)冷卻至30°C，加入蒸餾水攪拌30~60分鐘，即制得非離子性三嵌段聚氨酯。
[0018]其中:二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯，甲苯二異氰酸酯，二苯基甲烷二異氰酸酯中的一種；聚氧乙烯單甲醚是數量平均分子量為200、350、550、750中的一種。
[0019]本發明的優點在于:Y型三嵌段非離子型聚氨酯Bola表面活性劑由甲基組成吸附層，能更好的降低溶液的表面張力；其在合成過程中沒有添加任何有機溶劑，符合綠色環保的發展潮流；其聚氨酯的分子結構使得該表面活性劑具有更好的生物相容性，且分子結構易于調控。
[0020]【具體實施方式】:
實施例一:在溫度為120°C，真空度為0.09MPa的條件下對聚氧乙烯單甲醚進行減壓蒸餾8小時，除去水分。將四頸瓶、攪拌器、加料管等儀器于120°C干燥2小時，取出置于干燥器中冷卻。向帶有攪拌器、溫度計的四頸瓶中加入8.7g單硬脂酸甘油酯，攪拌下加熱至80°C。加入0.02g 二月桂酸二丁基錫，然后滴加11.2g異佛爾酮二異氰酸酯，反應2小時。加入10g數量平均分子量為200的聚氧乙烯單甲醚，繼續反應2小時。然后冷卻至30°C，加入120g蒸餾水攪拌30分鐘出料，即可得固含量為20%的Y型三嵌段非離子型聚氨酯Bola表面活性劑。
[0021]實施例二:在溫度為120°C，真空度為0.09MPa的條件下對聚氧乙烯單甲醚進行減壓蒸餾8小時，除去水分。將四頸瓶、攪拌器、加料管等儀器于120°C干燥2小時，取出置于干燥器中冷卻。向帶有攪拌器、溫度計的四頸瓶中加入8.7g單硬脂酸甘油酯，攪拌下加熱至80°C。加入0.02g 二月桂酸二丁基錫，然后滴加11.2g異佛爾酮二異氰酸酯，反應2小時。加入17.5g數量平均分子量為350的聚氧乙烯單甲醚，繼續反應2小時。然后冷卻至30°C，加入150g蒸餾水攪拌30分鐘出料，即可得固含量為20%的Y型三嵌段非離子型聚氨酯Bola表面活性劑。
[0022]實施例三:在溫度為100°C，真空度為0.09MPa的條件下對聚氧乙烯單甲醚進行減壓蒸餾8小時，除去水分。將四頸瓶、攪拌器、加料管等儀器于120°C干燥2小時，取出置于干燥器中冷卻。向帶有攪拌器、溫度計的四頸瓶中加入8.7g單硬脂酸甘油酯，攪拌下加熱至80°C。加入0.02g 二月桂酸二丁基錫，然后滴加11.2g異佛爾酮二異氰酸酯，反應2小時。加入27.5g數量平均分子量為550的聚氧乙烯單甲醚，繼續反應2小時。然后冷卻至30°C，加入142.5g蒸餾水攪拌30分鐘出料，即可得固含量為25%的Y型三嵌段非離子型聚氨酯Bola表面活性劑。
[0023]實施例四:在溫度為120°C，真空度為0.09MPa的條件下對聚氧乙烯單甲醚進行減壓蒸餾5小時，除去水分。將四頸瓶、攪拌器、加料管等儀器于120°C干燥2小時，取出置于干燥器中冷卻。向帶有攪拌器、溫度計的四頸瓶中加入8.7g單硬脂酸甘油酯，攪拌下加熱至80°C。加入0.02g 二月桂酸二丁基錫，然后滴加11.2g異佛爾酮二異氰酸酯，反應2小時。加入37.5g數量平均分子量為750的聚氧乙烯單甲醚，繼續反應2小時。然后冷卻至30°C，加入172.5g蒸餾水攪拌30分鐘出料，即可得固含量為25%的Y型三嵌段非離子型聚氨酯Bola表面活性劑。
【主權項】
1.本發明專利涉及一種Y型三嵌段非離子型聚氨酯Bola表面活性劑的制備方法，其特征在于該表面活性劑由二異氰酸酯、單硬脂酸甘油酯與聚氧乙烯單甲醚通過嵌段聚合而成；其中，各組分的質量配比為: 二異氰酸酯15.7-40.1 單硬脂酸甘油酯 15.4-32.7 聚氧乙烯單甲醚 31.7~67.8 催化劑0.1-0.3 蒸餾水100~500 Y型三嵌段非離子型聚氨酯Bola表面活性劑是通過以下特定工藝合成: (1)在100~120°C，真空度為0.09MPa的條件下對聚氧乙烯單甲醚進行減壓蒸餾5~8小時，除去水分； (2)將四頸瓶、攪拌器、加料管等儀器于100~120°C干燥2~4小時，取出置于干燥器中冷卻； (3)向帶有攪拌器、溫度計的四頸瓶中加入單硬脂酸甘油酯，攪拌下加熱至80~90°C; (4)加入二月桂酸二丁基錫，然后滴加二異氰酸酯，保持反應溫度為80~9(TC，反應1.5-2小時； (5)加入聚氧乙烯單甲醚，保持反應溫度為80~90°C，反應1.5-2小時； (6)冷卻至30°C，加入蒸餾水攪拌30~60分鐘，即制得三嵌段非離子型聚氨酯Bola表面活性劑。2.根據權利要求1所述的一種Y型三嵌段非離子型聚氨酯Bola表面活性劑的制備方法，其特征在于所用的聚氧乙烯單甲醚是數量平均分子量為200、350、550、750中的一種，所用的二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯，甲苯二異氰酸酯，二苯基甲烷二異氰酸酯中的一種。
【專利摘要】本發明公開了一種Y型三嵌段非離子型聚氨酯Bola表面活性劑及其制備方法。該發明所表述的表面活性劑是由單硬脂酸甘油酯與二異氰酸酯共聚，然后與聚氧乙烯單甲醚經嵌段聚合生成。該合成過程操作簡單，不使用有機溶劑，對環境友好。所合成的表面活性劑為聚氨酯結構，水溶性好，生物相容性佳。Y型分子結構使其吸附在溶液表面時表面吸附層由甲基組成，而普通Bola表面活性劑的表面吸附層由亞甲基組成。由于甲基降低表面張力的能力高于亞甲基，因此該Y型表面活性劑具有更強的降低表面張力的能力，可用于驅油，污水處理，超分子薄制備等方面。
【IPC分類】C08G18/32, C08G18/66, B01F17/52, B01F17/42, C08G18/48
【公開號】CN105384899
【申請號】CN201510889084
【發明人】金勇 , 孫小鵬, 李漢平, 賴雙權, 姜衛龍
【申請人】四川大學
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年12月7日