椰子油单乙醇酰胺丙氧基醚的合成研究*

赵 强， 刘传玉

（黑龙江省科学院 高技术研究院，黑龙江 哈尔滨 150040）

椰子油单乙醇酰胺丙氧基醚的合成研究*

赵 强， 刘传玉

（黑龙江省科学院 高技术研究院，黑龙江 哈尔滨 150040）

以椰子油单乙醇酰胺、环氧丙烷为原料，进行开环聚合反应合成椰子油单乙醇酰胺丙氧基醚，考察了椰子油单乙醇酰胺丙氧基醚合成的条件，实验表明，在催化剂氢氧化钾用量为反应物总物质的量的0.5%，反应物椰子油单乙醇酰胺与环氧丙烷物质的量比为1∶2，反应温度145℃，反应时间3h的条件下，环氧丙烷的转化率可达99.9%。经测试，椰子油单乙醇酰胺丙氧基醚与椰子油单乙醇酰胺的稳泡性能相近，具有黏度低，水溶性好的特点。

椰子油单乙醇酰胺；环氧丙烷；聚合

前 言

烷醇酰胺非离子表面活性剂由于具有优异的增稠、稳泡、乳化、分散、发泡与增溶等性能，广泛用于日用品和工业助剂。在液体洗涤剂中选用烷醇酰胺是因为在配方中有良好的协同增稠作用和泡沫稳定作用。烷醇酰胺包括烷基单乙醇酰胺和烷基二乙醇酰胺，后者产量较大，椰子油酸二乙醇酰胺类产品在我国早已大规模应用，但近年来国内外研究结果表明，椰子油酸二乙醇酰胺(国内俗称6501)表面活性剂中所含的游离二乙醇胺和椰子油酸二乙醇酰胺本身对动物有明显的致癌活性，而以日用液体洗涤剂中常见的6501的毒性最大。另外，6501的生物降解度只有90%左右。

椰子油酸单乙醇酰胺也是烷醇酰胺类非离子表面活性剂，它属于无毒型，生物降解度可达99.9%以上，而且在增稠、稳泡等方面性能要超过6501，在与其他表面活性剂配合使用方面，其性能也优于椰子油酸二乙醇酰胺，因此可成为6501的理想的代用品，具有广泛的应用前景。然而椰子油酸单乙醇酰胺有一个致命的缺点，就是它的水溶性很差，在冷水中不溶解、只在热水中可以分散，这很大程度上限制了椰子油酸单乙醇酰胺的实际应用[1，2]。

从椰子油酸单乙醇酰胺问世以来，各国的科技人员就对改进其水溶性做了许多研究工作，目前已经有了很多椰子油酸单乙醇酰胺衍生物出现[3]。虽然很多衍生物有很多优异的性能，但在保持椰子油酸单乙醇酰胺固有的增稠、稳泡性能方面，还没有能达到椰子油酸单乙醇酰胺的性能，所以还无法替代椰子油酸单乙醇酰胺，比如说：脂肪酸单乙醇酰胺(醚)硫酸酯盐主要起发泡、乳化、分散和增溶的作用；琥珀酸酰胺基(醚)乙酯磺酸盐主要起去污和润湿作用；而脂肪酸单乙醇酰胺(醚)磷酸酯盐则用于杀菌和消毒作用。相比之下和椰子油酸单乙醇酰胺性能较接近的就是脂肪酸单乙醇酰胺聚氧乙烯醚[4-5]，经乙氧基化后，椰子油酸单乙醇酰胺可以变成液体，其具有优良的生态性能，尽管去污能力有很大提高，但它的增稠、稳泡的能力较椰子油酸单乙醇酰胺差很多。

目前世界各国对于餐具清洗剂、化妆品、洗漱用品的安全、环保性能的要求越来越高，急需具有优良生态性能的无毒表面活性剂来满足日常生活的需要，从而迫使人们去开发新型的表面活性剂。

我们在国内外文献的基础上，结合多年来从事非离子表面活性剂研究的经验，通过选择高效催化剂，研制了具有优良生态性能，并且保持了椰子油酸单乙醇酰胺固有特性的椰子油酸单乙醇酰胺丙氧基醚，该产品无毒、生物降解度可达99.9%以上，增稠性与6501和椰子油酸单乙醇酰胺相当，克服了椰子油酸单乙醇酰胺不易溶水的缺点，使得椰子油酸单乙醇酰胺的应用变成现实，同时也为我国的日用非离子表面活性剂增加了新的品种。

1 实验部分

1.1 仪器设备和试剂

仪器设备：500 mL玻璃阱式反应器

试剂：

椰子油酸单乙醇酰胺：工业级，上海亚洲化学品有限公司；

环氧丙烷：试剂化学纯，国药集团化学试剂有限公司；

干冰：哈尔滨酒精厂；

氢氧化钠：试剂化学纯沈阳试剂五厂；

氢氧化钾：试剂化学纯天津大陆化学试剂厂；

甲醇：试剂化学纯哈尔滨新春化学试剂厂；

无水乙醇：试剂化学纯山东莱阳双双化工有限公司；

金属钠：试剂化学纯西亚试剂。

1.2 椰子油酸单乙醇酰胺丙氧基醚的合成

化学反应方程式：

其中：R为椰子油基，X为1-10

将椰子油单乙醇酰胺125 g放入安装有阱式冷凝加料器（设计加工，用干冰作为冷却介质，冷却到-15～0℃）搅拌三口反应瓶中，加热到140～150℃，在低温冷却回流的中（-15～0℃）加入约58 g环氧丙烷和0.9 g催化剂，反应持续约2.5～3.5 h，冷却到室温，得到一个琥珀色的透明黏稠液体，即为成品。

2 结果与讨论

2.1 椰子油单乙醇酰胺丙氧基醚的合成的催化剂选择

反应温度145℃，原料配比：椰子油单乙醇酰胺∶环氧丙烷=1∶2（mol），催化剂用量0.5%。

对KOH,醇钠（甲醇），醇钠（乙醇）和不添加催化剂对反应环氧丙烷的转化率进行考察，数据如下：

表1 不同催化剂对转化率的影响Table 1 Effect of different catalysts on conversion rate of epoxypropane

由表1可以看出，KOH，醇钠（甲醇）、醇钠（乙醇）的转化率基本没有区别，考虑到KOH比较易得，而醇钠（甲醇）和醇钠（乙醇）具有一定危险性，所以选择KOH为催化剂。

2.2 原料配比对转化率的影响

反应温度145℃，KOH催化剂用量0.5%，反应时间 3 h，R：转化率，%；P/CMA：环氧丙烷和椰子油单乙醇酰胺的物质的量比。

表2 原料配比对转化率试验数据结果Table 2 Effecct 0f raw material ratio on conversion rate of epoxypropane

由表2可见，反应配比对反应没有大的影响，考虑到产品的环氧丙烷结合率影响产品的水溶性，一般来讲椰子油单乙醇酰胺∶环氧丙烷 ＝1∶2（mol），比较合理。

2.3 反应温度对转化率的影响

原料配比：椰子油单乙醇酰胺∶环氧丙烷=1∶2（mol），催化剂用量 0.5%，时间3 h。R：转化率，%；Tem：反应温度，℃。

表3 反应温度对环氧丙烷转化率的影响Table 3 Effect 0f reaction temperature on conversion rate of epoxypropane

由表3可见，反应温度对环氧丙烷的转化率影响较大，温度过低，固态的椰子油单乙醇酰胺溶解不是很好，环氧丙烷接触不完全，造成环氧丙烷的流失，温度过高时环氧丙烷接触溶液汽化过快，没来得及反应便被携带出去，也会使转化率降低，因此，实验选择145℃作为反应温度。

2.4 反应时间和转化率数据曲线

原料配比：椰子油单乙醇酰胺∶环氧丙烷=1∶2（mol），催化剂用量 0.5%，反应温度 145℃。R：转化率，%；Time：反应时间，h。

表4 反应时间和转化率试验数据结果Table 4 Effect of reaction time on conversion rate of epoxypropane

由表4可见，反应时间过短，环氧丙烷与椰子油单乙醇酰胺不能完全接触，转化率较低，当反应到一定时间后，转化率不再提高，因此选择3 h比较适宜。

2.5 产品性能试验结果

2.5.1 本样品、椰子油单乙醇酰胺和椰子油二乙醇酰胺的稳泡试验对比

19%硫酸月桂酸基钠盐加1%的上述三种测试产品。

表5 椰子油单乙醇酰胺和椰子油二乙醇酰胺的稳泡性对比结果Table 5 Effect of comparisons of foam stabilization properties on the present samples with coconut oil monoethanolamide and coconut oil diethanolamide

由以上数据可以看出，在稳泡方面，该样品和椰子油单乙醇酰胺和椰子油二乙醇酰胺的效果没有什么差别，没有改变产品固有的稳泡性。

2.5.2 本样品、椰子油单乙醇酰胺和椰子油二乙醇酰胺的黏度试验和水溶性对比

19%硫酸月桂酸基钠盐加1%的上述三种测试产品。

表6 本产品、椰子油单乙醇酰胺和椰子油二乙醇酰胺的黏度和水溶性对比结果Table 6 Effect of comparisons of viscosity and water-solubility on the present samples with coconut oil monoethanolamide and coconut oil diethanolamide

由以上数据可以看出，经过丙氧基化后的椰子油单乙醇酰胺，凝固点从63℃降为5℃，测试的黏度也却降低了很多。

3 结论

从以上数据可以看出，由椰子油单乙醇酰胺和环氧丙烷反应生成椰子油单乙醇酰胺丙氧基醚适宜的条件是：KOH为催化剂，原料椰子油单乙醇酰胺∶环氧丙烷=1∶2（mol），反应温度 140～150℃，反应时间2.5～3.5 h，通过性能比较试验，可以看出椰子油单乙醇酰胺丙氧基醚与椰子油单乙醇酰胺和椰子油二乙醇酰胺的稳泡性基本接近，完全可以替代椰子油单乙醇酰胺和椰子油二乙醇酰胺，并且具有良好的水溶性。

［1］王钰璠，谢荣锦.椰子油酸单乙醇酰胺的合成与应用［J］.精细石油化工进展,2002,3(5)：1～4.

［2］方银军，潘晓飞.椰子油酸单乙醇酰胺性能研究［J］.日用化学工业,1998，(2)：14～18.

［3］孙玲新，葛 虹.脂肪酸单乙醇酰胺及其衍生物的合成与应用［J］.精细石油化工进展,2004,5(5)54～58.

［4］李伟军.乙氧基化脂肪酸单乙醇酰胺的应用性质［J］.日用化学工业译丛,1993 ，(3)：8～10.

［5］龚俭.大豆油单乙醇酰胺系列乙氧基化合物的性能研究［J］.科技进展,2003,17(2)：42～43.

Studies on synthesis of coconut oil monoethanolamide propoxy esters

ZHAO Qiang，LIUChuan-yu
(Institute of advanced technology,Heilongjiang Academy of science,Harbin150040,China)

The coconut oil monoethanolamide propoxy esters was prepared from coconut oil monoethanolamide and epoxypropane by polymerization method.The reaction conditions of coconut oilmonoethanolamide propoxy esters were investigated.The optimum reaction conditions are obtained as follows：The amountof KOH catlyst is 0.5%to total reactant(mol),Themolar ratio of coconut oilmonoethanolamide and epoxypropane is 1：2,reaction temperature was 145℃ and reaction time was 3 hours,The conversion rate of epoxypropane was 99.9% .The coconut oil monoethanolamide propoxy esters have lower viscosity Higher water-soluble and similar foam stability compared to the coconut oilmonoethanolamide propoxy esters by test.

coconut oil；monoethanolamide；propoxylation；polymerization

TQ423.21

A

1001-0017（2012）06-0036-03

2012-04-26 *

国家科技部科技型中小企业技术创新基金项目（编号：08C26212301770）

赵强（1963-），男，黑龙江鸡西人，副研究员，主要研究方向：日用化学品、表面活性剂等。