一种改性失水山梨醇聚氧乙烯醚乳化剂及其制备方法与流程

本发明涉及乳化剂，具体为一种改性失水山梨醇聚氧乙烯醚乳化剂及其制备方法。

背景技术：

1、失水山梨醇聚氧乙烯醚类乳化剂在食品、化妆品、医药、农药、涂料、纺织和石油开采等领域有着较为广泛的应用。在实际使用过程中，单一类型的失水山梨醇聚氧乙烯醚类乳化剂往往难以满足不同体系对乳化稳定性的要求，通常需要与其他表面活性剂配合使用。

2、公告号为cn106689125b的中国专利公开了“乳化剂及含有该乳化剂的可分散油悬浮剂及其制备方法”，所述乳化剂由以下重量份的组分组成：由阴离子改性聚醚10～50份、蓖麻油聚氧乙烯醚30～80份、失水山梨醇脂肪酸酯20～70份、十二烷基苯磺酸钙0～50份组成。该乳化剂用于以大豆油为载体的可分散油悬浮剂中，能够使分散粒子维持稳定、不聚集的状态。

3、然而，上述现有技术中仍存在一定的不足。该乳化剂中各表面活性剂组分之间仅依靠分子间作用力协同，在长期储存或温度变化条件下各组分之间容易发生迁移、分层，导致乳化效果下降。此外，现有失水山梨醇聚氧乙烯醚类乳化剂在界面膜强度和分散稳定性方面仍有待进一步提升。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、本发明的目的在于提供一种改性失水山梨醇聚氧乙烯醚乳化剂及其制备方法，以解决现有乳化剂乳化稳定性不足、界面张力偏高、zeta电位绝对值偏低以及高温储存稳定性差的问题。

3、（二）技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

5、一种改性失水山梨醇聚氧乙烯醚乳化剂，包含以下重量份数的组分：80～100份改性失水山梨醇聚氧乙烯醚、10～30份改性失水山梨醇脂肪酸酯、1～5份阴离子表面活性剂。

6、更进一步地，所述改性失水山梨醇聚氧乙烯醚，其制备方法包括以下步骤：

7、a1.将失水山梨醇聚氧乙烯醚与衣康酸酐混合后，加入4-二甲氨基吡啶和对苯二酚，通入氮气，升温至75～80℃反应6～8h，真空度为0.08～0.1mpa，反应结束后减压蒸馏，得到第一中间体；

8、a2.将端羟基聚丁二烯加热至105～110℃真空脱水1～2h，真空度为-0.095～-0.1mpa，降温至50～60℃后加入异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，通入氮气，于60～70℃反应2～4h，反应结束后减压蒸馏，得到第二中间体；

9、a3.将所述第一中间体溶于二氯甲烷中，所述二氯甲烷与第一中间体的质量比为（3～5）:1，加入所述第二中间体和4-二甲氨基吡啶，通入氮气，于40～60℃反应6～8h，反应结束后减压蒸馏，得到改性失水山梨醇聚氧乙烯醚。

10、更进一步地，步骤a1中，所述衣康酸酐与失水山梨醇聚氧乙烯醚的质量比为（0.09～0.1）:1，4-二甲氨基吡啶的用量为失水山梨醇聚氧乙烯醚质量的0.5%～2%，对苯二酚的用量为失水山梨醇聚氧乙烯醚质量的0.1%～0.5%；所述失水山梨醇聚氧乙烯醚为失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚。

11、更进一步地，步骤a2中，所述端羟基聚丁二烯与异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为1:（0.18～0.4），二月桂酸二丁基锡的用量为端羟基聚丁二烯质量的0.05%～0.5%。

12、更进一步地，步骤a3中，所述第一中间体与第二中间体的质量比为1:（0.2～0.6），4-二甲氨基吡啶的用量为第一中间体质量的0.5%～2%。

13、更进一步地，所述改性失水山梨醇脂肪酸酯，其制备方法包括以下步骤：

14、b1.将失水山梨醇脂肪酸酯加热至80～90℃真空脱水1～2h，真空度为-0.095～-0.1mpa，降温至60～65℃后加入乙酸乙酯搅拌溶解，所述乙酸乙酯与失水山梨醇脂肪酸酯的质量比为（1.5～3）:1，再加入衣康酸酐、4-二甲氨基吡啶和对苯二酚，通入氮气，于65～70℃反应6～8h，反应结束后减压蒸馏，得到第三中间体；

15、b2.将所述第三中间体溶于二氯甲烷中，所述二氯甲烷与第三中间体的质量比为（3～5）:1，依次加入二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶，于0～5℃搅拌30～60min，于1～2h内滴加端氨基聚醚，通入氮气，于20～30℃反应8～12h，反应结束后过滤、减压蒸馏，得到改性失水山梨醇脂肪酸酯。

16、更进一步地，步骤b1中，所述衣康酸酐与失水山梨醇脂肪酸酯的质量比为（0.27～0.30）:1，4-二甲氨基吡啶的用量为失水山梨醇脂肪酸酯质量的0.5%～2%，对苯二酚的用量为失水山梨醇脂肪酸酯质量的0.1%～0.5%，所述失水山梨醇脂肪酸酯为失水山梨醇单油酸酯。

17、更进一步地，步骤b2中，所述第三中间体、二环己基碳二亚胺与端氨基聚醚的质量比为1:（0.3～0.6）:（0.3～0.6），4-二甲氨基吡啶的用量为第三中间体质量的0.5%～2%，所述端氨基聚醚为聚醚胺d-230、聚醚胺d-400中的任意一种。

18、更进一步地，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钙。

19、一种改性失水山梨醇聚氧乙烯醚乳化剂的制备方法，包括以下步骤：将改性失水山梨醇聚氧乙烯醚和改性失水山梨醇脂肪酸酯在40～60℃下搅拌混合，加入阴离子表面活性剂，继续搅拌，得到改性失水山梨醇聚氧乙烯醚乳化剂。

20、（三）有益的技术效果

21、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

22、（1）本发明中改性失水山梨醇聚氧乙烯醚由失水山梨醇聚氧乙烯醚与衣康酸酐反应后，将所得产物与经异佛尔酮二异氰酸酯处理的端羟基聚丁二烯继续反应。失水山梨醇聚氧乙烯醚与衣康酸酐反应后在其分子上引入羧基，经异佛尔酮二异氰酸酯处理的端羟基聚丁二烯含有异氰酸酯基，羧基与异氰酸酯基可发生反应形成共价键，使失水山梨醇聚氧乙烯醚与端羟基聚丁二烯连接在一起，从而提高了乳化剂的乳化稳定性和界面活性。

23、（2）本发明中改性失水山梨醇脂肪酸酯由失水山梨醇脂肪酸酯与衣康酸酐反应后，将所得产物与端氨基聚醚继续反应。失水山梨醇脂肪酸酯与衣康酸酐反应后在其分子上引入羧基，端氨基聚醚含有氨基，羧基与氨基可发生反应形成共价键，使端氨基聚醚链段连接在失水山梨醇脂肪酸酯分子上，从而赋予失水山梨醇脂肪酸酯亲水性质，使其能够填充主乳化剂分子在界面排列时留下的空隙，进一步增强了乳化稳定性。

24、（3）本发明中阴离子表面活性剂的加入赋予乳液液滴表面负电荷，提供了静电斥力，与非离子组分提供的空间位阻稳定作用形成互补，进一步增强了乳液的稳定性。

25、（4）本发明将改性失水山梨醇聚氧乙烯醚、改性失水山梨醇脂肪酸酯与十二烷基苯磺酸钙复配使用。改性失水山梨醇聚氧乙烯醚作为主乳化剂，改性失水山梨醇脂肪酸酯填充界面空隙，十二烷基苯磺酸钙提供静电稳定作用，三者共同赋予乳化剂较好的乳化稳定性、较低的界面张力、较高的zeta电位绝对值以及良好的高温储存稳定性。

1.一种改性失水山梨醇聚氧乙烯醚乳化剂，其特征在于，包含以下重量份数的组分：80～100份改性失水山梨醇聚氧乙烯醚、10～30份改性失水山梨醇脂肪酸酯、1～5份阴离子表面活性剂；

2.根据权利要求1所述改性失水山梨醇聚氧乙烯醚乳化剂，其特征在于，所述改性失水山梨醇聚氧乙烯醚，其制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述改性失水山梨醇聚氧乙烯醚乳化剂，其特征在于，步骤a1中，所述衣康酸酐与失水山梨醇聚氧乙烯醚的质量比为（0.09～0.1）:1，4-二甲氨基吡啶的用量为失水山梨醇聚氧乙烯醚质量的0.5%～2%，对苯二酚的用量为失水山梨醇聚氧乙烯醚质量的0.1%～0.5%；所述失水山梨醇聚氧乙烯醚为失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚。

4.根据权利要求2所述改性失水山梨醇聚氧乙烯醚乳化剂，其特征在于，步骤a2中，所述端羟基聚丁二烯与异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为1:（0.18～0.4），二月桂酸二丁基锡的用量为端羟基聚丁二烯质量的0.05%～0.5%。

5.根据权利要求2所述改性失水山梨醇聚氧乙烯醚乳化剂，其特征在于，步骤a3中，所述第一中间体与第二中间体的质量比为1:（0.2～0.6），4-二甲氨基吡啶的用量为第一中间体质量的0.5%～2%。

6.根据权利要求1所述改性失水山梨醇聚氧乙烯醚乳化剂，其特征在于，所述改性失水山梨醇脂肪酸酯，其制备方法包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述改性失水山梨醇聚氧乙烯醚乳化剂，其特征在于，步骤b1中，所述衣康酸酐与失水山梨醇脂肪酸酯的质量比为（0.27～0.30）:1，4-二甲氨基吡啶的用量为失水山梨醇脂肪酸酯质量的0.5%～2%，对苯二酚的用量为失水山梨醇脂肪酸酯质量的0.1%～0.5%，所述失水山梨醇脂肪酸酯为失水山梨醇单油酸酯。

8.根据权利要求6所述改性失水山梨醇聚氧乙烯醚乳化剂，其特征在于，步骤b2中，所述第三中间体、二环己基碳二亚胺与端氨基聚醚的质量比为1:（0.3～0.6）:（0.3～0.6），4-二甲氨基吡啶的用量为第三中间体质量的0.5%～2%，所述端氨基聚醚为聚醚胺d-230、聚醚胺d-400中的任意一种。

9.根据权利要求1所述的改性失水山梨醇聚氧乙烯醚乳化剂，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钙。

10.一种制备如权利要求1-9任一项所述改性失水山梨醇聚氧乙烯醚乳化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：将改性失水山梨醇聚氧乙烯醚和改性失水山梨醇脂肪酸酯在40～60℃下搅拌混合，加入阴离子表面活性剂，继续搅拌，得到改性失水山梨醇聚氧乙烯醚乳化剂。