本發(fā)明涉及一種自制的堿性混合催化劑高效催化合成磺基琥珀酸乙氧基醚烷基單酯二鈉鹽的方法，屬于精細(xì)化工中有機(jī)合成領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磺基琥珀酸乙氧基醚烷基單酯二鈉鹽，是國(guó)際國(guó)內(nèi)較常使用的一種溫和型陰離子表面活性劑，其分子中含有羧酸基和磺酸基，親水性能較好；同時(shí)含有長(zhǎng)鏈烷基醚化的氧乙烯基團(tuán)，其憎水性能也較好，具備非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑雙重表面化學(xué)性能。它具有優(yōu)良的乳化、起泡性、分散、潤(rùn)濕和增溶等性能，尤其是對(duì)人體皮膚和眼睛的刺激作用極低，安全性較高，可廣泛應(yīng)用日用化工、石油鉆井、建筑、涂料、皮革、造紙、農(nóng)藥及高分子聚合等工業(yè)。
目前，合成磺基琥珀酸乙氧基醚烷基單酯二鈉鹽的文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)很多，一般文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)的合成磺基琥珀酸乙氧基醚烷基單酯二鈉鹽的方法中所采用的催化劑大多為酸性固體催化劑(例如硼酸、對(duì)甲苯磺酸)或單一物質(zhì)的堿性催化劑，例如專利CN201510362666.6-一種格爾伯特醇磺基琥珀酸單酯二鈉鹽及其制備方法中的酯化反應(yīng)階段所采用的催化劑為對(duì)甲苯磺酸；文獻(xiàn)醇醚磺基琥珀酸單酯二鈉鹽合成中試研究(廣州化工，2010年38卷第11期，第118頁(yè))中報(bào)導(dǎo)了對(duì)甲苯磺酸、硼酸及單一醋酸鈉等作為催化劑對(duì)醇醚的酯化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化效果。
根據(jù)上述所提到的催化劑進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)各個(gè)催化劑的以下相關(guān)不足點(diǎn)：1、對(duì)甲苯磺酸作為催化劑：此催化劑在酯化反應(yīng)中脂肪醇聚氧乙烯醚的轉(zhuǎn)化率較高，但是產(chǎn)生的副反應(yīng)多，酯化反應(yīng)過(guò)程中生成的雙酯含量偏高，在應(yīng)用中起作用的單酯活性含量偏低，且形成產(chǎn)品后存在微弱的異味并伴有一定的刺激性，對(duì)應(yīng)用效果的影響較大。2、硼酸及單一醋酸鈉作為催化劑進(jìn)行酯化反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的雙酯含量較少，但是整個(gè)體系中的脂肪醇聚氧乙烯醚的轉(zhuǎn)化率偏低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述技術(shù)中所采用的常規(guī)的酸性催化劑及單一堿性催化劑對(duì)酯化反應(yīng)顯現(xiàn)的不足，本發(fā)明提供一種堿性混合催化劑，采用此種催化劑能較大幅度提高酯化反應(yīng)中醇醚的轉(zhuǎn)化率，通過(guò)常規(guī)的工藝操作步驟，能降低脂肪醇聚氧乙烯醚馬來(lái)酸雙酯的副產(chǎn)物，從而提高產(chǎn)品中脂肪醇聚氧乙烯醚馬來(lái)酸單酯有效物含量。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種高效合成磺基琥珀酸乙氧基醚烷基單酯二鈉鹽的方法，包括以下步驟：
(1)向反應(yīng)器中加入C8-C18脂肪醇聚氧乙烯醚、順丁烯二酸酐，升溫至70℃，在通氮?dú)鈹嚢柘逻M(jìn)行酯化反應(yīng)，恒溫反應(yīng)時(shí)間為2.5～3.0h；
(2)最后加入亞硫酸鈉及適量的去離子水，控制溫度在75℃，恒溫反應(yīng)2.0h后，降溫至45℃以下出料，其特征在于：在酯化反應(yīng)中加入堿性混合催化劑。
其中，步驟(1)中C8-C18脂肪醇聚氧乙烯醚與順丁烯二酸酐的摩爾比為1:1～1.5；
步驟(2)中C8-C18脂肪醇聚氧乙烯醚與亞硫酸鈉的摩爾比為1:1～1.5，去離子水的加入量是將產(chǎn)品稀釋至產(chǎn)品固含量為33％。
其中，酯化反應(yīng)中加入的堿性混合催化劑的成分包括：醋酸鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉及檸檬酸鈉，酯化反應(yīng)過(guò)程中加入的堿性混合催化劑各成分的質(zhì)量百分比為：碳酸鈉為40～60％，碳酸氫鈉為15～30％，醋酸鈉為10～25％，檸檬酸鈉為1～5％。
酯化反應(yīng)中加入的堿性混合催化劑的量為脂肪醇聚氧乙烯醚總質(zhì)量的0.1～5％。
本發(fā)明的反應(yīng)方程式：
第一步為脂肪醇聚氧乙烯醚與順丁烯二酸酐進(jìn)行的酯化反應(yīng)如下：
R代表的是CnH2n+1碳鏈基團(tuán)(n＝8～18)。
第二步為酯化反應(yīng)生成的酯與亞硫酸鈉進(jìn)行的磺化反應(yīng)如下：
有益效果
本發(fā)明主要針對(duì)的是發(fā)明方案中的酯化反應(yīng)部分，從酯化反應(yīng)的原理分析，為了抑制副反應(yīng)物雙酯產(chǎn)品的生產(chǎn)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制溫度在75℃以下不加催化劑，但是嚴(yán)格控制溫度在75℃以下且不加催化劑時(shí)酯化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化速率降低，反應(yīng)達(dá)到相對(duì)平衡時(shí)就會(huì)很難再進(jìn)行，因此醇醚與順丁烯二酸酐的的轉(zhuǎn)化率很難達(dá)到80％以上，在酯化反應(yīng)中加入催化劑可以激活醇醚與順丁烯二酸酐之間的反應(yīng)基團(tuán)，一方面加速催化反應(yīng)，一方面徹底激活反應(yīng)基團(tuán)使反應(yīng)徹底進(jìn)行，從而增加轉(zhuǎn)化率，但是一般的固體酸性催化劑及單一的堿性催化劑在促進(jìn)反應(yīng)的同時(shí)也促使雙酯副產(chǎn)物的生成，因此本發(fā)明所使用的并非常規(guī)的酸性固體催化劑或單一堿性催化劑，而是采用混合的堿性催化劑，采用本發(fā)明的混合的堿性催化劑一方面可以激活反應(yīng)物的反應(yīng)基團(tuán)促使酯化反應(yīng)快速?gòu)氐走M(jìn)行，提高了脂肪醇聚氧乙烯醚與順丁烯二酸酐酯化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，同時(shí)本發(fā)明的混合堿性催化劑對(duì)生成雙酯起到抑制作用，即減少了置換反應(yīng)的副反應(yīng)，進(jìn)而提高脂肪醇聚氧乙烯醚馬來(lái)酸單酯有效物含量；與上述使用的相關(guān)催化劑工藝相比，脂肪醇聚氧乙烯醚單酯的產(chǎn)率提高了超過(guò)5％，脂肪醇聚氧乙烯醚馬來(lái)酸單酯含量達(dá)到96％以上；同時(shí)采用混合堿性催化劑進(jìn)行酯化反應(yīng)的制備的產(chǎn)品色澤好，無(wú)異味，產(chǎn)品經(jīng)過(guò)亞硫酸鈉溶液的磺化反應(yīng)后進(jìn)行應(yīng)用，效果顯著，產(chǎn)品經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間放置后產(chǎn)品的色澤、氣味及各項(xiàng)理化指標(biāo)穩(wěn)定無(wú)變化。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不限定于本發(fā)明。
實(shí)施例1：
在1000ml的燒瓶中加入C8-C18脂肪醇聚氧乙烯醚(以AEO-3為例，平均分子量為330g/mol)150g，加入46.9g順丁烯二酸酐，及0.75g自制堿性混合催化劑，通氮?dú)?，升溫?0℃，恒溫反應(yīng)3.0h，加入62.4g亞硫酸鈉及528g去離子水，恒溫75℃反應(yīng)2.0h，降溫出料。樣品指標(biāo)檢測(cè)如下：
實(shí)施例2：
在1000ml的燒瓶中加入C8-C18脂肪醇聚氧乙烯醚(以AEO-3為例，平均分子量為330g/mol)150g，加入46.9g順丁烯二酸酐，及1.2g自制堿性混合催化劑，通氮?dú)猓郎刂?0℃，恒溫反應(yīng)3.0h，加入62.4g亞硫酸鈉及528g去離子水，恒溫75℃反應(yīng)2.0h，降溫出料。樣品指標(biāo)檢測(cè)如下：
實(shí)施例3：
在1000ml的燒瓶中加入C8-C18脂肪醇聚氧乙烯醚(以AEO-3為例，平均分子量為330g/mol)150g，加入46.9g順丁烯二酸酐，及1.5g自制堿性混合催化劑，通氮?dú)?，升溫?0℃，恒溫反應(yīng)3.0h，加入62.4g亞硫酸鈉及528g去離子水，恒溫75℃反應(yīng)2.0h，降溫出料。樣品指標(biāo)檢測(cè)如下：
對(duì)比例1
(1)在1000ml的燒瓶中加入C8-C18脂肪醇聚氧乙烯醚(以AEO-3為例，平均分子量為330g/mol)150g，加入46.9g順丁烯二酸酐，及1.5g對(duì)甲苯磺酸催化劑，通氮?dú)?，升溫?0℃，恒溫反應(yīng)3.0h，加入62.4g亞硫酸鈉及528g去離子水，恒溫75℃反應(yīng)2.0h，降溫出料。樣品指標(biāo)檢測(cè)如下：
對(duì)比例2
(2)在1000ml的燒瓶中加入C8-C18脂肪醇聚氧乙烯醚(以AEO-3為例，平均分子量為330g/mol)150g，加入46.9g順丁烯二酸酐，及1.5g硼酸催化劑，通氮?dú)?，升溫?0℃，恒溫反應(yīng)3.0h，加入62.4g亞硫酸鈉及528g去離子水，恒溫75℃反應(yīng)2.0h，降溫出料。樣品指標(biāo)檢測(cè)如下：
對(duì)比例3
3)在1000ml的燒瓶中加入C8-C18脂肪醇聚氧乙烯醚(以AEO-3為例，平均分子量為330g/mol)150g，加入46.9g順丁烯二酸酐，及0.75g單一醋酸鈉催化劑，通氮?dú)?，升溫?0℃，恒溫反應(yīng)3.0h，加入62.4g亞硫酸鈉及528g去離子水，恒溫75℃反應(yīng)2.0h，降溫出料。樣品指標(biāo)檢測(cè)如下：