硬脂酸雙-羥乙基氨基乙酯的合成及硅蠟乳液的研制

卿 寧 1, 2 , 田 禾 1* , 張曉鐳 2 , 孫根行 2 , 俞從正 2
( 1.華東理工大學(xué)精細(xì)化工研究所 ,上海 200237; 2.西北輕工業(yè)學(xué)院皮革工程系 ,陜西 咸陽 712081)
摘要: 硬脂酸與三乙醇胺在一定條件下進(jìn)行酯化反應(yīng)得到淺黃色蠟狀酯 ,再季銨化得到相應(yīng)的 具有殺菌、抗靜電作用的季銨鹽。將該季銨鹽作為功能添加劑 ,以復(fù)合乳化劑乳化蠟 ,并進(jìn)一步與有 機(jī)硅羥乳共混得到一系列功能性產(chǎn)品 ,可望在皮革等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。
關(guān)鍵詞: 硬脂酸;三乙醇胺酯;季銨鹽;硅蠟乳液

中圖分類號: O623. 626; O634. 4+1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A

手感是衡量皮革成品質(zhì)量的重要指標(biāo)之一 ,蠟 和有機(jī)硅是手感劑的核心材料。 蠟作為手感劑材料 一般以水包油型的蠟乳液用于底涂、中涂和頂涂 中 [1～ 2] 。本世紀(jì) 40年代才問世的聚有機(jī)硅氧烷以其 耐高溫、耐老化、絕緣、不易燃、無毒及生理惰性等優(yōu) 良性能而倍受包括皮革化工行業(yè)在內(nèi)各行業(yè)的青 睞。

手感劑在皮革化學(xué)品生產(chǎn)中雖沒有鞣劑、加脂 劑那樣歷史悠久 ,然而其發(fā)展迅速 [3～ 5] 。 當(dāng)今 ,手感 劑的開發(fā)除保留柔軟、滑爽等基本性能外 ,還涉及防 水、防油、防污、防霉及抗靜電等性能。本研究合成硬 脂酸雙-羥乙基氨基乙酯及其季銨鹽 ,并將其用于多 功能手感劑的制備 ,以期獲得防霉、抗靜電等效果。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1. 1　主要原料
硬脂酸、三乙醇胺、溴化芐 ,化學(xué)純;八甲基環(huán)四硅氧烷 ( D4,道康寧公司商品 ); 蜂蠟 (上海試劑二 廠 )

1. 2 硬脂酸雙-羥乙基氨基乙酯及其季銨鹽的制備

 將等摩爾的硬脂酸與三乙醇胺加入三口瓶中 , 通入一定流速的 N 2 (保護(hù)且?guī)?) ,在一定溫度下 , 蒸出等摩爾的水 ,酸值下降至 5以下。降溫至 100℃ 左右 ,停止通入 N 2 ,加入等摩爾量的溴化芐及適量 的苯 ,在 100～ 120℃回流 4h,減壓蒸出苯及未反應(yīng) 的溴化芐 ,得到蠟狀固體產(chǎn)物。

酸值: 準(zhǔn)確稱取一定量的產(chǎn)物 ,以酚酞為指示 劑 ,氫氧化鉀 /乙醇標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn) ,通過消耗 標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積計(jì)算到到 [6] 。

1. 3 羥基硅乳、蠟乳液和硅蠟乳液的制備 

將一定量的 D4、表面活性劑及蒸餾水加入具有 攪拌裝置的三口瓶中 ,攪拌加熱至 50℃乳化 0. 5h, 升溫至 80℃左右 ,用堿調(diào)至一定 pH值反應(yīng) 6～ 8h, 攪拌冷卻至 50℃以下 ,以酸中和至 pH6～ 7,得到穩(wěn) 定乳液。

稱取一定量的蜂蠟和本實(shí)驗(yàn)制備的季銨鹽 ,水 浴上加熱使其熔化 ,以復(fù)合乳化劑調(diào)節(jié)至透明 ,快速 攪拌下 ,將 70～ 80℃熱水加入 ,得到蠟乳液。

將上述羥基硅乳與蠟乳液以一定比例共混得到 硅蠟乳液。

2　硬脂酸雙 -羥乙基氨基乙酯合成工藝研究

硬脂酸雙 -羥乙基氨基乙酯的合成溫度是加快 反應(yīng)速度十分重要的因素 ,但沒有涉及反應(yīng)進(jìn)行的 程度。為了考察溫度 ( A)、時(shí)間 ( B)及通 N 2 速度 ( C) 對反應(yīng)進(jìn)程的影響 ,特進(jìn)行正交試驗(yàn) [7] ,其結(jié)果見表 1、圖 1。

從表 1、圖 1可看出 ,溫度是最重要的影響因素 ( R= 21. 9) ,其次是反應(yīng)時(shí)間 ( R= 5. 6) ,最后是 N 2 流速 ( R= 3. 6)。 給定顯著水平 T= 0. 05, F 0. 05 ( 2, 2)= 19, F A = 71> 19。 說明反應(yīng)溫度對反應(yīng)進(jìn)程 (酸值的下降 )有 顯著影響 ,而 F B < 19, F C < 19,表明反應(yīng)時(shí)間與通 N 2 速度對反應(yīng)進(jìn)程無顯著影響 ,見表 2。

由此可選定優(yōu)化條件為: 反應(yīng)溫度 180℃ ,反應(yīng) 時(shí)間 3～ 5h,通 N 2 速度 100～ 150mL /min。 此條件 下進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 3次 ,其酸值分別為 4. 6、 5. 0、 4. 8,符合 要求。所得硬脂酸雙 -羥乙基氨基乙酯為淺黃色蠟狀 固體 ,熔點(diǎn)為 35～ 42℃。

3 硬脂酸雙 -羥乙基氨基乙酯的 IR譜 圖分析 

紅外光譜儀為日本島津 IR-440型。 3 350cm - 1 為 OH中 O— H伸縮振動; 2 910cm - 1 為 CH 3 或 CH 2 中 C— H對稱伸縮振動; 2 860cm - 1 為 CH 3 或 CH 2 中 C— H對稱伸縮振動; 1 740cm - 1 為 COO中 C= O 的伸縮振動; 1 640cm - 1 為 CON中 C= O的伸縮振 動; 1 470cm - 1 為 CH 3 中 C— H 的 彎 曲 振 動; 722cm - 1 為 CH 2 中 C— H面外搖擺振動。

1 740cm - 1 處的 COO中的 C= O峰強(qiáng)度很高 , 說明形成了大量的酯鍵 ,合成是成功的 ,達(dá)到了預(yù)期 的目的。 1 640cm - 1 處的 CON中的 C= O峰的強(qiáng)度 很低 ,說明有少量的酰胺鍵形成 ,其原因是由于三乙 醇胺內(nèi)混有少量的二乙醇胺 (或單乙醇胺 )。

本研究利用硬脂酸與二乙醇胺反應(yīng)得到硬脂酸 三乙醇胺酯。通過正交試驗(yàn)及方差分析 ,找到了較佳 的合成工藝。 為進(jìn)一步季銨化研制功能性產(chǎn)品創(chuàng)造 了條件。

參考文獻(xiàn): 

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