一种异辛醇聚氧乙烯醚异辛酸酯的制备方法
阅读说明：本技术 一种异辛醇聚氧乙烯醚异辛酸酯的制备方法 (Preparation method of isooctanol polyoxyethylene ether isooctoate ) 是由 刘志湘 王新荣 王马济世 万庆梅 于 2021-07-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种异辛醇聚氧乙烯醚异辛酸酯的制备方法,包括以下步骤：S1、以异辛醇和环氧乙烷为原料,在聚合催化剂的作用下进行聚合反应,反应结束后用氮气鼓泡脱气1-3小时,得到异辛醇聚氧乙烯醚；S2、在烧瓶中加入反应量的异辛醇聚氧乙烯醚和异辛酸,搅拌下加入酯化催化剂,缓慢升温；S3、然后在氮气流的条件下及时分出水,过滤得到无色至微黄色透明的产品。本发明采用固体碱性催化剂进行聚合反应,在固体碱性催化剂作用下进行酯化反应,工艺简单,副反应少,能有效降低成本；制得的异辛醇聚氧乙烯醚异辛酸酯中二噁烷含量≤10ppm,具有优异的铺展性,吸收性、无刺激性。(The invention provides a preparation method of isooctanol polyoxyethylene ether isooctoate, which comprises the following steps: s1, carrying out a polymerization reaction under the action of a polymerization catalyst by using isooctyl alcohol and ethylene oxide as raw materials, and carrying out bubbling degassing for 1-3 hours by using nitrogen after the reaction is finished to obtain isooctyl alcohol polyoxyethylene ether; s2, adding reaction amount of isooctanol polyoxyethylene ether and isooctanoic acid into a flask, adding an esterification catalyst while stirring, and slowly heating; s3, timely separating out water under the condition of nitrogen flow, and filtering to obtain a colorless to yellowish transparent product. The invention adopts the solid alkaline catalyst to carry out polymerization reaction, and carries out esterification reaction under the action of the solid alkaline catalyst, so that the process is simple, the side reaction is less, and the cost can be effectively reduced; the content of dioxane in the prepared isooctanol polyoxyethylene ether isooctanoic acid ester is less than or equal to 10ppm, and the isooctanol polyoxyethylene ether isooctanoic acid ester has excellent spreadability, absorbability and no irritation.)
技术领域
本发明属有机化学中酯类化合物的制备
技术领域
，具体涉及一种异辛醇聚氧乙烯醚异辛酸酯的制备方法。背景技术
异辛醇聚氧乙烯醚异辛酸酯是一种化妆品添加剂，其是在异辛醇异辛酯的酯键中引入聚乙氧基的衍生物，水性基团的引入使产品成膜后极性极小，铺展性更好，对应提高化妆品的去污力、润湿力和乳化力。除此之外，异辛醇聚氧乙烯醚异辛酸酯在纺织印染、皮革、造纸、油漆、金属加工等行业也有广泛应用。
目前异辛醇聚氧乙烯醚异辛酸酯合成方法未见报道。一般酯化反应直接用有机酸做催化剂如硫酸、甲基磺酸或对甲苯磺酸，反应效果好，但这些催化剂同时也存在副产物多、易腐蚀设备等缺点，且副产物包括二噁烷。二噁烷对耳鼻喉有刺激性，化妆品、个人护理产品中要求二噁烷含量在2022年12月31号之后不得超过10ppm。
影响异辛醇聚氧乙烯醚异辛酸酯中的二噁烷含量的因素有两点：第一、异辛醇聚氧乙烯醚中游离的环氧乙烷会导致下游酯化产品中二噁烷的生成，异辛醇聚氧乙烯醚中常用工艺游离环氧乙烷残留比较多，有的甚至高达300ppm；第二、在酸催化作用下酯化，EO链裂分形成副产物二噁烷，酯化后产品二噁烷含量高达几千ppm。
发明内容
针对背景技术所述的问题，本发明的目的是提供一种异辛醇聚氧乙烯醚异辛酸酯的制备方法，解决制备过程中副产物二噁烷含量较高的问题，使产品适合在化妆品、护肤品中添加。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种异辛醇聚氧乙烯醚异辛酸酯的制备方法，包括以下步骤：
S1、以异辛醇和环氧乙烷为原料，在聚合催化剂的作用下进行聚合反应，反应结束后用氮气鼓泡脱气1-3小时，得到异辛醇聚氧乙烯醚；
S2、在烧瓶中加入反应量的异辛醇聚氧乙烯醚和异辛酸，搅拌下加入一定量的酯化催化剂，缓慢升温；
S3、然后在氮气流的条件下及时分出水，过滤得到无色至微黄色透明的产品。
在所述S1中，所述异辛醇和环氧乙烷的摩尔比为1：3-10。所述氮气鼓泡流量为5-10ml/min。
在所述S1中，所述聚合催化剂为固体碱性催化剂，如氢氧化钾或氢氧化钠。所述聚合催化剂的加入量为异辛醇和环氧乙烷总重量0.01-0.5％。
在所述S2中，所述异辛醇聚氧乙烯醚和异辛酸的摩尔比为1:0.9-1.0。
所述酯化催化剂为固体碱性催化剂，如固态的氢氧化钾或氢氧化钠。所述酯化催化剂的加入量为异辛醇聚氧乙烯醚和异辛酸总重量的0.1-0.3％。
所述S3中，在氮气流的条件下及时分出水，还包括：在温度160-170℃的反应条件下保温5小时后，降温至70℃，然后过滤得到无色至微黄色透明的产品。
所述S1中的聚合反应方程式为：
其中n为3-10。
所述S2中的脱水酯化反应方程式为：
其中n为3-10。
本发明异辛醇聚氧乙烯醚异辛酸酯的制备方法，以异辛醇和环氧乙烷聚合成异辛醇聚氧乙烯醚，再与异辛酸在固体碱催化剂的作用下进行脱水酯化反应，制得异辛醇聚氧乙烯醚异辛酸酯。
酯化反应采用固体催化剂，避免了用水溶液碱性太强，使产品颜色过深的问题。
相较于现有技术，本发明的有益效果如下：
1、本发明采用固体碱性催化剂进行聚合反应，在固体碱性催化剂作用下进行酯化反应，工艺简单，副反应少，能有效降低成本；
2、在氮气鼓泡下脱气，使残留游离的环氧乙烷≤10ppm；
3、本发明反应条件温和，所采用的设备简单，从而使设备投资及能耗更为节省；
4、由本发明制得的异辛醇聚氧乙烯醚异辛酸酯中二噁烷含量≤10ppm，具有优异的铺展性，吸收性、无刺激性等；
5、本发明的制备工艺对环境几乎没有污染，符合当前的环保要求，值得推广。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
以下实施例和对比例所用的异辛醇、环氧乙烷、异辛酸和催化剂碱(氢氧化钠和氢氧化钾)都为市售。
本发明制备方法中的脱水缩合反应方程式为：
所述制备方法中的脱水酯化反应方程式为：
其中n为3-10。
以下实施例和对比例中，残留游离环氧乙烷含量用顶空气相GC-HS检测；二噁烷含量用气相色谱-质谱联用(GC-MS)法检测。
实施例1
在高压反应釜中加入130g异辛醇和0.13gKOH固体，升温到80℃，真空脱水1小时后，缓慢滴加环氧乙烷132g，在150～160℃反应3小时后，基本反应完全，降温到100℃鼓泡脱气2小时，氮气流量为5ml/min，真空控制在-0.090MPa以下，降温至80℃以下放料得到异辛醇聚氧乙烯醚，测得游离环氧乙烷含量1.0ppm；
在烧瓶里加入上述产品异辛醇聚氧乙烯醚200克和110克异辛酸，搅拌下加入0.93克固体催化剂KOH，缓慢升温，氮气流的条件下及时分出水，在温度160-170℃的反应条件下保温5小时后，降温至80℃以下得到产品异辛醇聚氧乙烯醚异辛酸酯，测得产品二噁烷含量8.2ppm。
对比例1
与实施例1的其它条件一样，不用氮气鼓泡，只是真空脱气。异辛醇聚氧乙烯醚中游离环氧乙烷含量56ppm，产品异辛醇聚氧乙烯醚异辛酸酯的二噁烷含量160ppm。
实施例2
在高压反应釜中加入130g异辛醇和0.35gKOH固体，升温到80℃，真空脱水1小时后，缓慢滴加环氧乙烷220g，在150～160℃反应3小时后，基本反应完全，降温到100℃鼓泡脱气1小时，氮气流量为6ml/min，真空控制在-0.090MPa以下，降温至80℃以下放料得到异辛醇聚氧乙烯醚，测得游离环氧乙烷含量0.8ppm；
在烧瓶里加入上述产品异辛醇聚氧乙烯醚200克和82.28克异辛酸，搅拌下加入0.85克固体催化剂KOH，缓慢升温，氮气流的条件下及时分出水，在温度160-170℃的反应条件下保温5小时后，降温至80℃以下得到产品异辛醇聚氧乙烯醚异辛酸酯，测得产品二噁烷含量7.6ppm。
对比例2
与实施例2的其它条件一样，只是酯化催化剂用酸性催化剂对甲苯磺酸。产品异辛醇聚氧乙烯醚异辛酸酯的二噁烷含量为700ppm。
实施例3
在高压反应釜中加入130g异辛醇和1.45gKOH固体，升温到80℃，真空脱水1小时后，缓慢滴加环氧乙烷352g，在150～160℃反应3小时后，基本反应完全，降温到100℃鼓泡脱气1小时，氮气流量为8ml/min，真空控制在-0.090MPa以下，降温至80℃以下放料得到异辛醇聚氧乙烯醚，游离环氧乙烷含量0.5ppm；
在烧瓶里加入上述产品异辛醇聚氧乙烯醚200克和56.76克异辛酸，搅拌下加入0.51克催化剂KOH，缓慢升温，氮气流的条件下及时分出水，在温度160-170℃的反应条件下保温5小时后，降温至80℃以下得到产品异辛醇聚氧乙烯醚异辛酸酯，测得产品二噁烷含量6.2ppm。
对比例3
与实施例3的其它条件一样，不用氮气鼓泡，只用真空脱气。异辛醇聚氧乙烯醚中游离环氧乙烷含量22ppm，产品异辛醇聚氧乙烯醚异辛酸酯的二噁烷含量80ppm。
实施例4
在高压反应釜中加入130g异辛醇和2.85gKOH固体，升温到80℃，真空脱水1小时后，缓慢滴加环氧乙烷440g，在150～160℃反应3小时后，基本反应完全，降温到100℃鼓泡脱气1小时，氮气流量为10ml/min，真空控制在-0.090MPa以下，降温至80℃以下放料得到异辛醇聚氧乙烯醚，测得游离环氧乙烷含量0.45ppm；
在烧瓶里加入上述产品异辛醇聚氧乙烯醚200克和45.47克异辛酸，搅拌下加入0.25克催化剂KOH，缓慢升温，氮气流的条件下及时分出水，在温度160-170℃的反应条件下保温5小时后，降温至80℃以下得到产品异辛醇聚氧乙烯醚异辛酸酯，测得产品二噁烷含量6.0ppm。
对比例4
与实施例3的其它条件一样，不用氮气鼓泡，只用真空脱气，酯化催化剂用酸性催化剂对甲苯磺酸。异辛醇聚氧乙烯醚中游离环氧乙烷含量35ppm，测得产品异辛醇聚氧乙烯醚异辛酸酯的二噁烷含量1621ppm。
综上可见，本发明采用碱做催化剂进行聚合反应，在固体碱催化剂作用下进行酯化反应，工艺简单，副反应少，能有效降低成本。在氮气鼓泡下脱气，残留游离的环氧乙烷≤5ppm。
本发明反应条件温和，所采用设备简单，从而使设备投资及能耗更为节省。由本发明制得的异辛醇聚氧乙烯醚异辛酸酯二噁烷含量≤10ppm，具有优异的铺展性，吸收性、无刺激性等。
本发明的制备工艺对环境几乎没有污染，符合当前的环保要求，值得推广。
上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。