專利名稱：一種乳化液膜用表面活性劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液膜分離技術(shù)，具體地說(shuō)是提供一種用于液膜分離工業(yè)化應(yīng)用的表面活性劑及其制備方法。
國(guó)際上，液膜分離技術(shù)在七十年代逐漸興起。在液膜分離技術(shù)中最關(guān)鍵的問(wèn)題之一是采用一種理想的表面活性劑，而目前國(guó)內(nèi)外市售的用于液膜分離技術(shù)的表面活性劑均存在溶脹率過(guò)大，破損率高，液膜穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，因此，不能滿足工業(yè)規(guī)模連續(xù)運(yùn)行的要求。
國(guó)外正處中試和向工業(yè)應(yīng)用過(guò)渡階段的取得成效的液膜用表面活性劑有美國(guó)專利US4,259,189公開(kāi)的ENJ-3029和英國(guó)專利Brit、UK2,038,201公開(kāi)的ECA-4360。根據(jù)這兩項(xiàng)專利文獻(xiàn)記載的內(nèi)容，這兩種表面活性劑均為聚胺類衍生物，平均分子量均為2000左右，其結(jié)構(gòu)式分別如下ENJ-3029 式中m約為40，平均分子量約為2000 式中n約為40，平均分子量約為2000雖然上述兩種液膜用表面活性劑在較高溫度下液膜穩(wěn)定性較span-80等有較大提高，但是它們屬低分子范圍，仍存在著溶脹過(guò)大、運(yùn)行過(guò)程液膜穩(wěn)定性欠佳的缺點(diǎn)。
上述與本發(fā)明最接近的兩篇對(duì)比文獻(xiàn)中均未公開(kāi)其制備方法。
本發(fā)明的目的在于克服背景技術(shù)的缺點(diǎn)，創(chuàng)造一種能滿足工業(yè)規(guī)模連續(xù)運(yùn)行要求的液膜用表面活性劑及其制備方法。從原料的選擇、工藝路線的設(shè)定入手，以改變親油基、親水基的組成和分子量、分子量分布，使本發(fā)明的表面活性劑不僅在多種條件下能極大地降低液膜的溶脹，而且破損率低、液膜穩(wěn)定性好。本發(fā)明的制備方法工藝簡(jiǎn)單、易操作、設(shè)備投資少且節(jié)能，原料來(lái)源充裕，且價(jià)格低廉，產(chǎn)品成本低。
本發(fā)明的目的可通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到一種乳化液膜用表面活性劑，其特征在于它的有效成份主要為長(zhǎng)鏈烴基單丁二酰亞胺的聚胺類衍生物，它的結(jié)構(gòu)通式為 式中，R為異丁烯與異戊二烯的共聚物，其中異丁烯組份含量的重量百分比為97.5～98％，異戊二烯組份含量的重量百分比為2～2.5％；n為2～10的整數(shù)，其平均分子量為2000～10000，分子量分布指數(shù)大于3。
一種聚胺類乳化液膜用表面活性劑的制備方法，其特征在于它依次包括如下步驟步驟一分子量為2000～10000的裂解丁基膠的制備a)分子量為40～70萬(wàn)的丁基膠為原料，b)采用遠(yuǎn)紅外加熱爐，N2保護(hù)下進(jìn)行熱降解，其熱降解溫度為280℃～300℃，恒溫時(shí)間為40～90分鐘，制得平均分子量在2000～10000范圍內(nèi)不等的可滿足不同條件需要的裂解丁基膠；步驟二30％～60％重量百分比的裂解丁基膠膠液的配制緊接步驟一，趁熱加入非極性溶劑磺化煤油或精制柴油或白礦油或液體石蠟，配制成按丁基膠重量百分比計(jì)的30％～60％的裂解丁基膠膠液，且趁熱過(guò)濾，除去殘留的小膠塊；步驟三熱加合將經(jīng)溶解、過(guò)濾后的丁基膠膠液放入密封且?guī)嚢璧姆磻?yīng)器中，加熱至120℃～150℃時(shí)，按馬來(lái)酸酐/裂解丁基膠的摩爾比為1.0～1.2/1的量加入馬來(lái)酸酐，然后緩慢升溫至200℃～240℃，并在該溫度下恒溫、攪拌反應(yīng)8～12小時(shí)，制得長(zhǎng)鏈烴基丁二酸酐溶液；步驟四胺化將長(zhǎng)鏈烴基丁二酸酐溶液冷卻至60℃～室溫后用苯或甲苯按1∶1～3重量份混合稀釋，過(guò)濾后放入帶攪拌的回流的反應(yīng)器中，按乙烯胺類化合物/長(zhǎng)鏈烴基丁二酸酐的摩爾比為1.0～1.2/1.0加入乙烯胺類化合物，進(jìn)行胺化反應(yīng)，加熱回流二小時(shí)；再將其產(chǎn)物升溫至130℃～150℃后，經(jīng)減壓蒸餾至除盡混合反應(yīng)物中的水及溶劑苯或甲苯，制得乳化液膜用表面活性劑。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明的表面活性劑以來(lái)源充裕、價(jià)格低廉的丁基膠為原料，并通過(guò)控制制備的工藝條件，制得數(shù)均分子量在2000～10000范圍內(nèi)，分散指數(shù)大于3的中間原料裂解丁基膠，分別加入不同的非極性溶劑和乙烯胺類化合物胺化制備出不同組成、不同結(jié)構(gòu)的能滿足不同條件需要的系列產(chǎn)品，因而擴(kuò)大了適用范圍。
(2)本產(chǎn)品不溶于水、丙酮和乙醇，而溶于汽油、煤油、柴油、礦物油、石蠟油、正己烷等有機(jī)溶劑，因此，特別適用制備油包水型乳液。在乳化液膜中，本表面活性劑不僅是一種性能優(yōu)良的乳化劑，而且還是有效的膜增強(qiáng)劑。在它的作用下，液膜穩(wěn)定性好、破損率低、溶脹率小。且與各類載體配伍性能極佳，能廣泛適用于酸、中、堿性液膜體系。表面活性劑分子量大小，組成與液膜穩(wěn)定性和溶脹的關(guān)系，見(jiàn)附表1。
(3)本發(fā)明的制備方法，工藝簡(jiǎn)單、易操作，設(shè)備投資少且節(jié)能。
附表1
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圖1為一種乳化液膜用表面活性劑制備工藝流程示意圖。
下面將通過(guò)實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述步驟一裂解丁基膠的制備以市售日本268丁基膠為原料，將其切成膠片，其厚度以不大于0.5cm為宜，稱取1000克均勻地平鋪于不銹鋼托盤(pán)中，然后把托盤(pán)置于密閉的遠(yuǎn)紅外加熱爐中，N2保護(hù)下，升溫至200℃，這時(shí)丁基膠開(kāi)始膨化--熔化--解，開(kāi)啟排風(fēng)機(jī)及時(shí)將產(chǎn)生的氣體排出。繼續(xù)升溫至280℃～300℃，升溫過(guò)程時(shí)間約為30分鐘，丁基膠開(kāi)始裂解，在280℃～300℃的溫度范圍內(nèi)，恒溫40～90分鐘，中間可打開(kāi)爐門(mén)進(jìn)行攪拌，當(dāng)膠液的流動(dòng)性明顯增加時(shí)，控制恒溫時(shí)間，隨裂解溫度的升高和恒溫時(shí)間的延長(zhǎng)可制得不同分子量的裂解丁基膠，其裂解溫度、恒溫時(shí)間與分子量及分子量分布的關(guān)系由表2列表提供。
步驟二按表2中的用量趁熱加入磺化煤油或精制柴油或白礦油或液體石蠟等非極性溶劑分別配制重量百分比為30％～60％的裂解丁基膠膠液，然后再趁熱過(guò)濾、除去殘留小膠塊。
步驟三熱加合稱取經(jīng)溶解、過(guò)濾后的丁基膠膠液放入密封且?guī)嚢璧姆磻?yīng)器中，加熱至120℃～150℃時(shí)按表2中所列工藝條件加入馬來(lái)酸酐，然后分別升溫至各實(shí)施例的熱加合溫度，并在該溫度下恒溫、攪拌按各實(shí)施例所需反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)數(shù)小時(shí)制得長(zhǎng)鏈烴基丁二酸酐溶液。
步驟四胺化將長(zhǎng)鏈烴基丁二酸酐溶液冷卻至60℃至室溫后，按表2中用量加入苯或甲苯稀釋，過(guò)濾后放入帶攪拌的四口回流反應(yīng)器中，再按表2中用量和名稱加入乙烯胺類化合物，經(jīng)加熱、回流使其胺化反應(yīng)，各實(shí)施例的胺化溫度和時(shí)間由表2給出。最后用分水器除去反應(yīng)生成的水和溶劑苯或甲苯。當(dāng)絕大部分溶劑和水被除去后，升溫至130℃～150℃，減壓蒸餾，除盡反應(yīng)物中水和溶劑，所得產(chǎn)物即為主要有效成份為長(zhǎng)鏈烴基單丁二酰亞胺的乳化液膜用表面活性劑。
權(quán)利要求
1.一種乳化液膜用表面活性劑，其特征在于它的有效成份主要為長(zhǎng)鏈烴基單丁二酰亞胺的聚胺類衍生物，它的結(jié)構(gòu)通式為 式中，R為異丁烯與異戊二烯共聚物，其中異丁烯組份含量的重量百分比為97.5～98％，異戊二烯組份含量的重量百分比為2～2.5％； n為2～10的整數(shù)；其平均分子量為2000～10000，分子量分布指數(shù)大于3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳化液膜用表面活性劑，其最佳平均分子量為5000～10000。
3.一種聚胺類乳化液膜用表面活性劑的制備方法，其特征在于它依次包括如下步驟步驟一分子量為2000～10000的裂解丁基膠的制備a)分子量為40～70萬(wàn)的丁基膠為原料，b)采用遠(yuǎn)紅外加熱爐，N2保護(hù)下進(jìn)行熱降解，其熱降解溫度為280℃～300℃，恒溫時(shí)間為40～90分鐘，制得分子量在2000～10000范圍內(nèi)不等的可滿足不同條件需要的裂解丁基膠；步驟二30％～60％重量百分比的裂解丁基膠膠液的配制緊接步驟一，趁熱加入非板性溶劑配制按丁基膠重量百分比計(jì)的30％～60％的裂解丁基膠膠液，且趁熱過(guò)濾，除去殘留的小膠塊；步驟三熱加合將經(jīng)溶解、過(guò)濾后的丁基膠膠液放入密封且?guī)嚢璧姆磻?yīng)器中，加熱至120℃～150℃時(shí)，按馬來(lái)酸酐/裂解丁基膠的摩爾比為1.0～1.2/l的量加入馬來(lái)酸酐，然后緩慢升溫至200℃～240℃，并在該溫度下恒溫、攪拌反應(yīng)8～12小時(shí)，制得長(zhǎng)鏈烴基丁二酸酐溶液；步驟四胺化將長(zhǎng)鏈烴基丁二酸酐溶液冷卻至60℃～室溫后用苯或甲苯按1∶1～3重量份混合稀釋、過(guò)濾后放入帶攪拌的回流的反應(yīng)器中，按乙烯胺類化合物/長(zhǎng)鏈烴基丁二酸酐為1.0～1.2/～1.0加入乙烯胺類化合物，進(jìn)行胺化反應(yīng)，回流反應(yīng)2小時(shí)；再將其產(chǎn)物升溫至130℃～150℃后，經(jīng)減壓蒸餾至除盡混合反應(yīng)物中的水及溶劑苯或甲苯，制得乳化液膜用表面活性劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的乳化液膜用表面活性劑的制備方法，其特征在于步驟二所采用的非極性溶劑最佳選擇為磺化煤油或精制柴油或白礦油或液體石蠟。
5.根據(jù)權(quán)利要求3、4所述的乳化液膜用表面活性劑的制備方法，其特征在于步驟四所采用的乙烯胺類化合物最佳選擇為二乙烯三胺或三乙烯四胺或四乙烯五胺或多乙烯多胺。
全文摘要
一種乳化液膜用表面活性劑，其結(jié)構(gòu)通式為它以分子量40～70萬(wàn)的丁基膠為原料，依次經(jīng)過(guò)以下工藝步驟(1)溫度為280℃～300℃，恒溫時(shí)間為40～90分鐘的熱降解；(2)加入非極溶劑溶解；(3)在200～240℃下與馬來(lái)酸酐恒溫反應(yīng)8～12小時(shí)的熱加合；(4)加入乙烯胺類化合物胺化反應(yīng)等。本發(fā)明的制備方法工藝簡(jiǎn)單且節(jié)能，該方法制備的乳化液膜用表面活性劑，適用范圍大，液膜穩(wěn)定性好、溶脹小。它不僅是一種性能優(yōu)良的乳化劑，而且還是有效的膜增強(qiáng)劑。
文檔編號(hào)B01F17/22GK1135373SQ9512143
公開(kāi)日1996年11月13日 申請(qǐng)日期1995年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月28日
發(fā)明者萬(wàn)印華, 王向德, 張秀娟 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)