异辛醇磷酸酯的合成及对重碱助滤性能的研究

文章编号：1004－5422（2012）01－0008－03

异辛醇磷酸酯的合成及对重碱

助滤性能的研究

11

毛逢银，牛鑫超，邱

2

露，王

1

超，李

波

1

（1．四川理工学院材料与化学工程学院，四川自贡643000；2．成都大学生物产业学院，四川成都610106）摘

要：以异辛醇和五氧化二磷为原料，合成异辛醇磷酸酯．实验结果表明：单酯的助滤性能较好，最佳单酯与

－5

碳酸氢钠的质量比为6．9ˑ 10ʒ 1；合成高含量单酯的最佳条件为，异辛醇与五氧化二磷的摩尔比为2．0ʒ 1，

反应时间为3h ，反应温度为70ħ ．

关键词：异辛醇；五氧化二磷；磷酸酯；助虑性能中图分类号：TQ423. 9

文献标识码：A

0引言

适量五氧化二磷，以防止其结块；安装回流冷凝管，

然后将水浴锅温度升高到70ħ 左右，反应2 5h ，取样并测定产物中单双酯和游离磷酸含量．1．2．2助滤性能测试．

选取5组产品研究摩尔比对产品的影响，准确称取磷酸酯约0．5g ，精确至0．0001g 各一份，溶于25．00mL 无水乙醇中，用水稀释至500．00mL．（1）准确称取无水碳酸氢钠约40g ，精确至0. 0001g ，于100mL 烧杯中，共5份，取上述5组溶液10．00mL ，定容到50．00mL ，倒入烧杯中，搅拌均匀后放置1h ，减压抽滤相同时间，取部分湿滤饼称40ħ 下烘干到恒重，重，称量干滤饼重量，计算滤饼含水率．

（2）选取同一组稀释好的磷酸酯溶液，分别取0mL 、10mL 、20mL 、30mL 、40mL 、50mL 定容在5个50mL 容量瓶中，准确称取无水碳酸氢钠约40g ，精确至0．0001g ，于100mL 烧杯中，共5份，将溶液分

搅拌均匀后放置1h ，减压抽滤别倒入5个烧杯中，

40ħ 下烘干到恒重，相同时间，取部分湿滤饼称重，

称量干滤饼重量，计算滤饼含水率．

目前，工业生产碳酸钠往往是将重碱（碳酸氢

钠）溶液通过结晶、过滤、干燥、煅烧等工艺流程后制得，其中过滤所得滤饼含水率的高低直接影响后续干燥过程的能耗高低，而在滤浆中加入微量的助滤剂，可使滤饼含水率大为降低，从而降低了后续工序的能耗．异辛醇磷酸酯是一种重要的的阴离子表面活性剂，具有耐高温、耐酸、耐硬水、乳化分散性强、渗透性好等特点，在纺织工业中应用较为广泛，

［1］

相关文献报道也较多．作为渗透剂，其在制革与

［2，3］

，陶瓷渗花中可以看到相关应用的报道而将其

作为重碱助滤剂的文献未见报道．一般而言，异辛醇

，本文选择原料易得的五氧化二磷作为磷酸化试剂，通过实验确定了将其作磷酸酯的合成路线很多

为重碱助滤剂的最佳酯化反应条件．

［4］

1

1．1

实验

试剂与仪器

实验所用的主要试剂包括，五氧化二磷、异辛醇、氢氧化钾、碳酸氢钠均为分析纯．实验所用的仪器包括，三口烧瓶、回流冷凝管、电动搅拌器、温度计、真空泵、恒温水浴锅与电子分析天平．1．21．2．1

实验原理和方法酯化合成工艺．

［5］

2

2．1

结果与讨论

磷酸酯的合成

2．1．1

为：在装有搅拌器和温度计的三颈烧瓶中加入一定量的异辛醇，分数次加入

酯化合成工艺线路

收稿日期：2011－12－29．

摩尔比对产品的影响．

在反应温度为70ħ ，反应时间为3h 的条件下，改变原料异辛醇与五氧化二磷的摩尔配比，实验

结果如图1所示．

作者简介：毛逢银（1966—），男，教授，从事表面活性剂的合成及应用研究．

第1期毛逢银，等：异辛醇磷酸酯的合成及对重碱助滤性能的研究

·9·

图1组分摩尔分率—原料配比曲线图3组分摩尔分数—反应温度曲线

从图1可以看出，改变摩尔比对单酯含量影响不是很大，单酯先是随摩尔比的增大缓慢增大后又缓慢减少，但在摩尔比为2．0ʒ 1的时候出现最大这是过量值；随着摩尔比的增大双酯含量逐渐增大，的异辛醇会与单酯继续酯化的结果，但单酯化速率稍小于双酯化速率，使得单酯含量在慢慢减少，最后单酯含量趋于平衡．2．1．2

反应时间对产品的影响．

在反应温度是70ħ ，异辛醇与五氧化二磷的摩尔比为3．0ʒ 1，各组分摩尔分率随反应时间的变化如图2所示．

从图3可以看出，随着反应温度的增加，单酯含

量逐渐升高，双酯含量逐渐降低．当反应温度达70ħ 左右时，单酯含量达最大，并逐渐趋于稳定．但反应温度越高产物颜色越深，双酯含量随温度升高而降低，原因可能是温度越高，双酯变得不稳定，易发生水解反应的结果．2．22．2．1

助滤性能测试

单双酯含量高低对助滤性能的影响．

以研究摩尔比的5组样品按照1．2．2项中的步

骤（1）所述处理，抽滤时间为1min ，滤饼含水率与单双酯摩尔含量的关系如图4所示．

图2组分摩尔分数—反应时间曲线

图4滤饼含水率—单双酯含量曲线

从图2可以看出，随着反应时间的进行，双酯含单酯含量逐渐升高．单酯含量逐渐上量逐渐降低，

升，一方面是因为因为随着反应时间增长，单酯化反应进行得更彻底；另一方面是因为双酯发生部分水单双酯含量达到稳定．另外，随着反应解．3h 时后，

时间增加，产品黏度逐渐增大，颜色逐渐由棕色液体变为深棕色液体．2．1．3

反应温度对产品的影响．

在反应时间为3h ，异辛醇与五氧化二磷的摩尔比为3．0ʒ 1，不同反应温度对各组分摩尔分率的影响如图3所示．

从图4可知，单酯含量高而双酯含量低有利于

重碱的助滤．这可能是因为单酯比双酯亲水性强，从更利于过滤．而使得水分更易与滤饼颗粒分离，2．2．2单酯加入量对助滤性能的影响．

按照1．2．2项中步骤（2）所示进行，测得抽滤时间分别为2min 和30s 的滤饼的含水率与单酯加入量的关系如图5所示．

从图5可以看出，抽滤时间为2min 和30s 时，滤饼含水率随溶液加入量变化的变化趋势几乎一2条曲线几乎可以看作是一条曲线在纵坐标上致，

的平移．明显地，加入量为20mL 时，滤饼含水率最

·10·

成都大学学报（自然科学版）第31卷

一定的影响．异辛醇磷酸单酯助滤效果较好，最佳的

－5

磷酸酯中单酯与碳酸氢钠的质量比为6．9ˑ 10ʒ 1．在此基础上，本研究确定获到较高含量的磷酸单酯的实验的最优工艺条件为：异辛醇和五氧化二磷的摩尔比为2．0ʒ 1，反应时间为3h ，反应温度为70ħ ．

参考文献：

［1］J ］．精细化徐沛楷，李建军．辛醇磷酸酯的合成及应用［

图5

滤饼含水率—溶液加入量曲线

2001，18（4）：187－188．工，

［2］强西怀，乔永洛．异辛醇磷酸酯渗透剂的制备及在制革

J ］．皮革化工，2003，21（2）：24－27．生产中的应用［

［3］杨海波，林营．异辛醇磷酸酯的合成及在渗花工艺中的

J ］．陶瓷，2005，32（3）：21－23．应用［

［4］J ］．印染，1993，19（2）：张济邦．膦酸酯类纺织助剂（一）［

42－44．

［5］J ］．印田欣，懂文增．烷基磷酸酯中单、双酯含量的测定［

2000，17（3）：30－31．染助剂，

小，加入量大于20mL 时，滤饼含水率趋于稳定，但

加入量过大会影响滤饼的纯度．从本实验结果来分析，最佳的磷酸酯中单酯与碳酸氢钠的质量比为6. 9ˑ 10－5ʒ 1．

3结论

从实验结果可以看出，反应时间、反应温度与物料配比，对异辛醇磷酸酯的产率及单双酯含量都有

Research on Synthesis of Isooctyl Phosphate and

Filtration Performance for Dense Soda

MAO Fengyin 1，NIU Xinchao 1，QIU Lu 2，WANG Chao 1，LI Bo 1

（1．School of Material and Chemical Engineering ，Sichuan University of Science and Engineering ，Zigong 643000，China ；

2．School of Bioindustry ，Chengdu University ，Chengdu 610106，China ）

Abstract ：Isooctanol and phosphoric anhydride were used as raw materials to synthesize the isooctyl phosphate．The experimental results show that monoester has better filtration performance ，the best ra-tio of monoester to sodium bicarbonate is 6．9ˑ 10－5ʒ 1．The optimum condition for synthesis with high content of monoester is that mole ratio of isooctanol to phosphoric anhydride is 2．0ʒ 1and the reaction time is 3h at the temperature of 70ħ ．

Key words ：isooctanol ；phosphoric anhydride ；phosphate ；filtration performance

文章编号：1004－5422（2012）01－0008－03

异辛醇磷酸酯的合成及对重碱

助滤性能的研究

11

毛逢银，牛鑫超，邱

2

露，王

1

超，李

波

1

（1．四川理工学院材料与化学工程学院，四川自贡643000；2．成都大学生物产业学院，四川成都610106）摘

要：以异辛醇和五氧化二磷为原料，合成异辛醇磷酸酯．实验结果表明：单酯的助滤性能较好，最佳单酯与

－5

碳酸氢钠的质量比为6．9ˑ 10ʒ 1；合成高含量单酯的最佳条件为，异辛醇与五氧化二磷的摩尔比为2．0ʒ 1，

反应时间为3h ，反应温度为70ħ ．

关键词：异辛醇；五氧化二磷；磷酸酯；助虑性能中图分类号：TQ423. 9

文献标识码：A

0引言

适量五氧化二磷，以防止其结块；安装回流冷凝管，

然后将水浴锅温度升高到70ħ 左右，反应2 5h ，取样并测定产物中单双酯和游离磷酸含量．1．2．2助滤性能测试．

选取5组产品研究摩尔比对产品的影响，准确称取磷酸酯约0．5g ，精确至0．0001g 各一份，溶于25．00mL 无水乙醇中，用水稀释至500．00mL．（1）准确称取无水碳酸氢钠约40g ，精确至0. 0001g ，于100mL 烧杯中，共5份，取上述5组溶液10．00mL ，定容到50．00mL ，倒入烧杯中，搅拌均匀后放置1h ，减压抽滤相同时间，取部分湿滤饼称40ħ 下烘干到恒重，重，称量干滤饼重量，计算滤饼含水率．

（2）选取同一组稀释好的磷酸酯溶液，分别取0mL 、10mL 、20mL 、30mL 、40mL 、50mL 定容在5个50mL 容量瓶中，准确称取无水碳酸氢钠约40g ，精确至0．0001g ，于100mL 烧杯中，共5份，将溶液分

搅拌均匀后放置1h ，减压抽滤别倒入5个烧杯中，

40ħ 下烘干到恒重，相同时间，取部分湿滤饼称重，

称量干滤饼重量，计算滤饼含水率．

目前，工业生产碳酸钠往往是将重碱（碳酸氢

钠）溶液通过结晶、过滤、干燥、煅烧等工艺流程后制得，其中过滤所得滤饼含水率的高低直接影响后续干燥过程的能耗高低，而在滤浆中加入微量的助滤剂，可使滤饼含水率大为降低，从而降低了后续工序的能耗．异辛醇磷酸酯是一种重要的的阴离子表面活性剂，具有耐高温、耐酸、耐硬水、乳化分散性强、渗透性好等特点，在纺织工业中应用较为广泛，

［1］

相关文献报道也较多．作为渗透剂，其在制革与

［2，3］

，陶瓷渗花中可以看到相关应用的报道而将其

作为重碱助滤剂的文献未见报道．一般而言，异辛醇

，本文选择原料易得的五氧化二磷作为磷酸化试剂，通过实验确定了将其作磷酸酯的合成路线很多

为重碱助滤剂的最佳酯化反应条件．

［4］

1

1．1

实验

试剂与仪器

实验所用的主要试剂包括，五氧化二磷、异辛醇、氢氧化钾、碳酸氢钠均为分析纯．实验所用的仪器包括，三口烧瓶、回流冷凝管、电动搅拌器、温度计、真空泵、恒温水浴锅与电子分析天平．1．21．2．1

实验原理和方法酯化合成工艺．

［5］

2

2．1

结果与讨论

磷酸酯的合成

2．1．1

为：在装有搅拌器和温度计的三颈烧瓶中加入一定量的异辛醇，分数次加入

酯化合成工艺线路

收稿日期：2011－12－29．

摩尔比对产品的影响．

在反应温度为70ħ ，反应时间为3h 的条件下，改变原料异辛醇与五氧化二磷的摩尔配比，实验

结果如图1所示．

作者简介：毛逢银（1966—），男，教授，从事表面活性剂的合成及应用研究．

第1期毛逢银，等：异辛醇磷酸酯的合成及对重碱助滤性能的研究

·9·

图1组分摩尔分率—原料配比曲线图3组分摩尔分数—反应温度曲线

从图1可以看出，改变摩尔比对单酯含量影响不是很大，单酯先是随摩尔比的增大缓慢增大后又缓慢减少，但在摩尔比为2．0ʒ 1的时候出现最大这是过量值；随着摩尔比的增大双酯含量逐渐增大，的异辛醇会与单酯继续酯化的结果，但单酯化速率稍小于双酯化速率，使得单酯含量在慢慢减少，最后单酯含量趋于平衡．2．1．2

反应时间对产品的影响．

在反应温度是70ħ ，异辛醇与五氧化二磷的摩尔比为3．0ʒ 1，各组分摩尔分率随反应时间的变化如图2所示．

从图3可以看出，随着反应温度的增加，单酯含

量逐渐升高，双酯含量逐渐降低．当反应温度达70ħ 左右时，单酯含量达最大，并逐渐趋于稳定．但反应温度越高产物颜色越深，双酯含量随温度升高而降低，原因可能是温度越高，双酯变得不稳定，易发生水解反应的结果．2．22．2．1

助滤性能测试

单双酯含量高低对助滤性能的影响．

以研究摩尔比的5组样品按照1．2．2项中的步

骤（1）所述处理，抽滤时间为1min ，滤饼含水率与单双酯摩尔含量的关系如图4所示．

图2组分摩尔分数—反应时间曲线

图4滤饼含水率—单双酯含量曲线

从图2可以看出，随着反应时间的进行，双酯含单酯含量逐渐升高．单酯含量逐渐上量逐渐降低，

升，一方面是因为因为随着反应时间增长，单酯化反应进行得更彻底；另一方面是因为双酯发生部分水单双酯含量达到稳定．另外，随着反应解．3h 时后，

时间增加，产品黏度逐渐增大，颜色逐渐由棕色液体变为深棕色液体．2．1．3

反应温度对产品的影响．

在反应时间为3h ，异辛醇与五氧化二磷的摩尔比为3．0ʒ 1，不同反应温度对各组分摩尔分率的影响如图3所示．

从图4可知，单酯含量高而双酯含量低有利于

重碱的助滤．这可能是因为单酯比双酯亲水性强，从更利于过滤．而使得水分更易与滤饼颗粒分离，2．2．2单酯加入量对助滤性能的影响．

按照1．2．2项中步骤（2）所示进行，测得抽滤时间分别为2min 和30s 的滤饼的含水率与单酯加入量的关系如图5所示．

从图5可以看出，抽滤时间为2min 和30s 时，滤饼含水率随溶液加入量变化的变化趋势几乎一2条曲线几乎可以看作是一条曲线在纵坐标上致，

的平移．明显地，加入量为20mL 时，滤饼含水率最

·10·

成都大学学报（自然科学版）第31卷

一定的影响．异辛醇磷酸单酯助滤效果较好，最佳的

－5

磷酸酯中单酯与碳酸氢钠的质量比为6．9ˑ 10ʒ 1．在此基础上，本研究确定获到较高含量的磷酸单酯的实验的最优工艺条件为：异辛醇和五氧化二磷的摩尔比为2．0ʒ 1，反应时间为3h ，反应温度为70ħ ．

参考文献：

［1］J ］．精细化徐沛楷，李建军．辛醇磷酸酯的合成及应用［

图5

滤饼含水率—溶液加入量曲线

2001，18（4）：187－188．工，

［2］强西怀，乔永洛．异辛醇磷酸酯渗透剂的制备及在制革

J ］．皮革化工，2003，21（2）：24－27．生产中的应用［

［3］杨海波，林营．异辛醇磷酸酯的合成及在渗花工艺中的

J ］．陶瓷，2005，32（3）：21－23．应用［

［4］J ］．印染，1993，19（2）：张济邦．膦酸酯类纺织助剂（一）［

42－44．

［5］J ］．印田欣，懂文增．烷基磷酸酯中单、双酯含量的测定［

2000，17（3）：30－31．染助剂，

小，加入量大于20mL 时，滤饼含水率趋于稳定，但

加入量过大会影响滤饼的纯度．从本实验结果来分析，最佳的磷酸酯中单酯与碳酸氢钠的质量比为6. 9ˑ 10－5ʒ 1．

3结论

从实验结果可以看出，反应时间、反应温度与物料配比，对异辛醇磷酸酯的产率及单双酯含量都有

Research on Synthesis of Isooctyl Phosphate and

Filtration Performance for Dense Soda

MAO Fengyin 1，NIU Xinchao 1，QIU Lu 2，WANG Chao 1，LI Bo 1

（1．School of Material and Chemical Engineering ，Sichuan University of Science and Engineering ，Zigong 643000，China ；

2．School of Bioindustry ，Chengdu University ，Chengdu 610106，China ）

Abstract ：Isooctanol and phosphoric anhydride were used as raw materials to synthesize the isooctyl phosphate．The experimental results show that monoester has better filtration performance ，the best ra-tio of monoester to sodium bicarbonate is 6．9ˑ 10－5ʒ 1．The optimum condition for synthesis with high content of monoester is that mole ratio of isooctanol to phosphoric anhydride is 2．0ʒ 1and the reaction time is 3h at the temperature of 70ħ ．

Key words ：isooctanol ；phosphoric anhydride ；phosphate ；filtration performance