一种低泡型非离子表面活性剂的制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种低泡型非离子表面活性剂的制备方法和应用 (Preparation method and application of low-foam nonionic surfactant ) 是由 王杰 王伟松 金一丰 陈荧杰 张美军 于 2021-03-25 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种新的低泡型非离子表面活性剂的制备方法和应用,该制备方法化学反应式如下：其中,R表示C8-C10的直链烷基,b为5-6范围内的任一数字,m为2-4范围内的任一整数,n表示8-12范围内的任一整数；该制备方法是通过烷基糖苷聚氧丙烯醚与氯甲烷在碱性催化剂作用下反应获得。本发明的低泡型非离子表面活性剂具有优异的高温稳定性,可以应用于高温下燃料泄露处理,有效避免火灾和爆炸危险。(The invention provides a preparation method and application of a novel low-foam nonionic surfactant, wherein the chemical reaction formula of the preparation method is as follows:)
技术领域
本发明涉及表面活性剂制备技术领域，具体涉及一种低泡型非离子表面活性剂的制备方法和应用。
背景技术
烷基糖苷是目前国际公认的绿色功能性表面活性剂，其具有表面张力低、湿润力强、去污力强、无毒无害、无刺激等诸多优点，其和环氧丙烷(PO)发生聚合反应得到的烷基糖苷聚氧丙烯醚更是一种优异的表面活性剂。现有制备烷基糖苷聚氧丙烯醚的方法是：先将催化剂和纯烷基糖苷一起熔融，然后全部置于高压反应釜中，用高纯氮气置换3次，将高压反应釜加热至180℃，控制反应釜转速在700r/min，以免聚合反应过于剧烈致反应温度过高；通过控制反应压力在0.3-0.4MPa，观察通入少量PO的诱导反应，控制反应温度不变，向反应釜中继续通入对应加成数下的PO量；加料完毕，继续维持反应温度，待釜中压力不再下降变化后，冷却取出产品。通过加入不同量的PO，得到不同聚合度的烷基糖苷聚氧丙烯醚。这种方法存在的问题是所得到的产物在高温下极其不稳定，容易分解，对其应用特别是高温下的应用造成很大影响。
发明内容
针对现有烷基糖苷聚氧丙烯醚制备技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种新的低泡型非离子表面活性剂的制备方法和应用。该制备方法获得的低泡型非离子表面活性剂具有优异的高温稳定性，可以应用于高温下燃料泄露处理，有效避免火灾和爆炸危险。本发明的技术方案为：
第一个方面，本发明提供一种低泡型非离子表面活性剂的制备方法，化学反应式如下：
其中，R表示C8-C10的直链烷基，b为5-6范围内的任一数字，m为2-4范围内的任一整数，n表示8-12范围内的任一整数；
该制备方法是通过烷基糖苷聚氧丙烯醚与氯甲烷在碱性催化剂作用下反应获得。
进一步地，所述制备方法具体包括：
(1)将烷基糖苷聚氧丙烯醚于无氧条件下与碱性催化剂混合均匀，于温度100～120℃、搅拌速度500～700rpm的条件下进行脱水处理；
(2)脱水处理结果后，将混合物降温至80～90℃，加入氯甲烷进行甲基化反应，结束反应后脱盐，即得。
进一步地，所述碱催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾或甲醇钠。
进一步地，所述基糖苷聚氧丙烯醚、所述碱性催化剂、所述氯甲烷的摩尔比为1：(5～6)：(5～6)。
第二个方面，本发明提供一种低泡型非离子表面活性剂，是采用上述制备方法获得。
第三个方面，本发明提供上述低泡型非离子表面活性剂在高温下处理燃料泄露中的应用。
第四个方面，本发明提供一种燃料处理剂，包括上述低泡型非离子表面活性剂。
进一步地，所述燃料处理剂还包括水，所述水和所述低泡型非离子表面活性剂的质量比为：(5～10)：1。
第五个方面，本发明提供一种泄露燃料处理方法，包括：将上述的燃料处理剂喷洒在燃料泄露区域。
本发明提供了一种新的表面处理剂，该表面处理剂具有优异的高温稳定性，能用于高温情况下紧急处理泄露的燃料，高效避免火灾和爆炸危险。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
本实施例提供一种低泡型非离子表面活性剂的制备方法，化学反应式如下：
上式中，m为2，n表示9。
该制备方法是通过烷基糖苷聚氧丙烯醚与氯甲烷在碱性催化剂作用下反应获得，具体包括：
(1)将烷基糖苷聚氧丙烯醚于无氧条件下与氢氧化钠混合均匀，于温度110℃、搅拌速度600rpm的条件下进行脱水处理；
(2)脱水处理结果后，将混合物降温至85℃，加入氯甲烷进行甲基化反应，结束反应后脱盐，即得。
上述制备方法中，所述基糖苷聚氧丙烯醚、所述碱性催化剂、所述氯甲烷的摩尔比为1：5：6。
实施例2
本实施例提供一种低泡型非离子表面活性剂的制备方法，化学反应式如下：
上式中，m为3，n表示10。
该制备方法是通过烷基糖苷聚氧丙烯醚与氯甲烷在碱性催化剂作用下反应获得，具体包括：
(1)将烷基糖苷聚氧丙烯醚于无氧条件下与氢氧化钠混合均匀，于温度100℃、搅拌速度500rpm的条件下进行脱水处理；
(2)脱水处理结果后，将混合物降温至80℃，加入氯甲烷进行甲基化反应，结束反应后脱盐，即得。
上述制备方法中，所述基糖苷聚氧丙烯醚、所述碱性催化剂、所述氯甲烷的摩尔比为1：5：5。
实施例3
本实施例提供一种低泡型非离子表面活性剂的制备方法，化学反应式如下：
上式中，m为3，n表示11。
该制备方法是通过烷基糖苷聚氧丙烯醚与氯甲烷在碱性催化剂作用下反应获得，具体包括：
(1)将烷基糖苷聚氧丙烯醚于无氧条件下与氢氧化钠混合均匀，于温度120℃、搅拌速度700rpm的条件下进行脱水处理；
(2)脱水处理结果后，将混合物降温至90℃，加入氯甲烷进行甲基化反应，结束反应后脱盐，即得。
上述制备方法中，所述基糖苷聚氧丙烯醚、所述碱性催化剂、所述氯甲烷的摩尔比为1：6：6。
实施例4
各取实施例1-3的10g低泡型非离子表面活性剂进行分解实验，通过实验型微波烧结炉HAMiLab-V在350℃高温下进行充分焙烧，将处理完的尾气通过无水硫酸铜来验水混合气体中的H2O----用澄清的石灰水来验混合气体中的CO2------用氢氧化钠溶液来除尽混合气体中的CO2-----用浓硫酸来除水分防止后面实验的干扰----通过灼热的氧化铜(CO和H2)------用无水硫酸铜来验水从而来验有无H2---------在用澄清的石灰水从而来验CO2进而来验有无CO即可，检测最终产生的物质，见表1。
表1实施例1-3获得的产品高温焙烧产物
产品名称
经过高温焙烧得到的产物
直链八烷基糖苷聚氧丙烯醚甲基封端
CO<sub>2</sub>、H<sub>2</sub>O
直链九烷基糖苷聚氧丙烯醚甲基封端
CO<sub>2</sub>、H<sub>2</sub>O
直链十烷基糖苷聚氧丙烯醚甲基封端
CO<sub>2</sub>、H<sub>2</sub>O
实施例5
各取10g实施例1-3中低泡型非离子表面活性剂和10g烷基糖苷聚氧丙烯醚通过热重分析仪TG德国NETZSCH TG209F3 Nevio量热仪进行热重分析(即被测的物质质量放入后质量发生变化的温度即为分解温度)，可得经过封端后的低泡型非离子表面活性剂的分解温度分别为299.7℃、300℃、299.8℃，而烷基糖苷聚氧丙烯醚在200℃下就全部分解。
实施例6
将实施例1-3获得的产品配制成质量浓度为0.25％的表面活性剂溶液，在50℃下参照GB/T13173.61991法，用罗氏泡沫仪测定表面活性剂的泡沫性能。
具体方法如下：
(1)打开恒温器，当恒温器达到一定温度时，管夹套水浴的温度，使稳定在40℃±0.5℃。
(2)用蒸馏水冲洗刻度管内壁，冲洗必须完全，然后用试液冲洗管壁，亦必须冲冼完全。
(3)关闭刻度管活塞，用另外的滴液管注入50ml试液至50ml刻度处此试液预先加热至40℃。
(4)将滴液管注满200ml试液，此试液预先加热至40℃。
(5)将滴液管安置到事先预备好的管架上和刻度管的断面成垂直状，使溶液流到刻度管的中心，滴液管的出口应按置在900mm刻度线上。
(6)打开滴液管的活塞，使溶液流下。当滴液管中的溶液流完时，立即开动秒表，井测定泡沫高度，然后经过5分，10分，15分钟再记录高度，泡沫数值以泡沫高度表示之。中产生的泡沫高度来评价表面活性剂的起泡能力和泡沫稳定性，结果见表2，表明3个实施例所制备的烷基糖苷聚氧丙烯醚甲基封端为低泡型非离子表面活性剂。
表2实施例1-3获得的产品的泡沫性能
实施例7
灭火实验
测试实施例1-3的低泡型非离子表面活性剂对燃料的泄露处理能力
将实施例1获得的低泡型非离子表面活性剂配置成浓度为15％的水溶液。然后准备一个直径为10cm的圆筒，在圆筒中通入燃料以模仿泄露过程，通入量约为1kg的固体不溶于水的脂肪醇燃料，然后点燃燃料，将实施例1的表面活性剂溶液从圆筒上方喷洒在燃料上方，30s时间内火焰熄灭。在该过程中，高热量的燃料蒸发水，使烷基糖苷聚氧丙烯醚甲基封端产品重新变成固体覆灭燃料，且由于低泡性，及时解决燃料扩散，排入下水道问题。而且由于具有优异的高温稳定性，不会引起由于覆盖燃料的烷基糖苷聚氧丙烯醚甲基封端产品在高温下分解而失效的问题，达到更加稳定安全的灭火效果。
再按照上述方案，测试实施例2和3的低泡型非离子表面活性剂对燃料的泄露处理能力。在30s内火焰均熄灭。
综上，本发明的表面处理剂高温焙烧的产物为二氧化碳和水，具有优异的高温稳定性，并且安全可靠，能用于高温情况下紧急处理泄露的燃料，高效避免火灾和爆炸危险。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。