新型芳基烷磺酸表面活性剂的合成及表化性能研究
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LIU Zhong2yun , LI Zai2jun 3 , YIN Fu2shan
(School of Chemical and Material Engineering ,Southern Yangtze University ,Wuxi 214036 ,China)
Abstract : The synthesis of new alkylaryl anionic surfactants including sodium phenyltetracane sulfonate (SPTS) ,sodium phenylditetracane disulfonate ( SDDS) and sodium dodecyl2phenyltetracane sulfonate ( SDPS) and their surface chemistry properties were studied.α2Tetracenesulfonic acid reacted with benzene to form phenyltetracane sulfonic acid for six hours with stirring under 150 ℃ in a high pressure reactor. It was neutralized by sodium hydroxide , sodium tetracylbenzene sulfonate was purified and dried. Phenyltetracane sulfonic acid continued to react withα2tetracenesulfonic acid to form phenylditetracane disulfonic acid for six hours with stirring under 150 ℃ in a three2necks flask. It was neutralized by sodium hydroxide , sodium tetracylbenzene sulfonatewas purified and dried. Dodecylbenzene reacted withα2tetracenesulfonic acid for six hours to form dodecylphenyltetracane sulfonic acid with stirring under 180 ℃ in a three2necks flask. It was neutralized by sodium hydroxide. Sodium dodecylphenyltetracane sulfonate was purified and dried. In addition ,some surface chemistry properties such as surface tension ,foaming , emulsification and stability againt
芳基烷磺酸盐是一类阴离子表面活性剂 ,它们 特殊的表面性质使它们在日用化工 、油田化学 、乳 液聚合和农业生产等领域呈现良好的应用前景 ,近 年来引起了人们的极大兴趣[1] . 但关于此类表面活 性剂合成及表化性能的报道较少. 通常 , 烷基苯磺 酸的合成分两步完成. 首先在三氯化铝或氢氟酸催 化下完成苯和烷基化 , 第二步采用强酸作催化剂与 三氧化硫进行磺化反应[2] . 传统方法不仅合成路线 长 , 设备投资大 , 而且所得产物磺酸基连在苯环 上. 2002 年美国油化技术研究所 Paul D. Berger 先生 提出了一种新的芳烃烷基化方法 ———“Berger”法[3] . 采用α2烯烃磺酸为烷基化剂与芳烃亲电取代 ,成功 合成出芳基烷磺酸. 与传统方法相比 “, Berger”法有 以下一些优点 : (1) 芳烃的烷基化和磺基化一步完 成 , 无需使用催化剂 ; (2) 产物的磺酸基直接连在烷 基链端 , 而不是芳环 , 为芳环提供较多的反应位 置 , 可方便地合成多取代芳基烷基化合物 ; (3) 制备 含有二烷基 、二磺酸基类双子表面活性剂变得容 易 ; (4) 可合成用传统方法很难或无法制备的高粘 度或高分子式量的芳族磺酸. 作者以α2十四烯烃磺 酸为原料合成了苯基十四烷基磺酸钠 、苯基双十四 烷基二磺酸钠和十二烷苯基十四烷基磺酸钠 3 种 新的阴离子表面活性剂 ,并对其表化性能进行了研 究.
将产物用质量分数 15 %的 NaOH 在 30～40 ℃条件 下中和至 pH 为 7～8 ,干燥纯化后制得苯基双十四 烷基二磺酸钠. 1. 2. 3 十二烷苯基十四烷基磺酸钠 将 276 gα2十 四烯烃磺酸 (1. 0 mol) 与 246 g (1. 0 mol) 十二烷基 苯分别加入 500 mL 的三颈烧瓶中 ,装上回流冷凝 管 ,打开冷却水后 ,迅速升温至 180 ℃,每隔 1 h 取 样分析磺酸含量 ,直到磺酸含量保持恒定为止 , 制
量筒中 ,记录出水相分出 10 mL 的时间 ( s) [4] ,作为 乳化力的相对比较. 1. 4. 5 硬水稳定性 硬水稳定性试验 [ ISO 10632 1974 ( E) ][4] ,将不同浓度的表面活性剂与不同浓度 的硬水溶液 (按国标 ISO2174 配制) 混合 ,把装有混 合溶液的试管在 (20 ±1) ℃放置 1 h 以上 (少于 2 h) 后 ,观察其外貌 ,从而确定试样的稳定性等级.
4000 型质谱仪 , 美国 Waters Corp 提供. 1. 2 芳基烷烃磺酸钠合成路线 1. 2. 1 苯基十四烷基磺酸钠 在装有搅拌及温度 调控装置的 1 L 容积高压反应釜中 ,加入 276 gα2十 四烯烃磺酸 ( 1. 0 mol) 与 156 g 苯 ( 2. 0 mol) ,将反应 物缓慢加热至 150 ℃. 在此温度压力下搅拌反应 ,每 隔 1 h 取样分析磺酸含量 , 直到磺酸含量保持恒定 为止 ,制得褐色液体苯基十四烷基磺酸. 反应方程 式如下 :
新型芳基烷磺酸表面活性剂的合成及表化性能研究
刘忠云 , 李在均 , 殷福珊
(江南大学 化学与材料工程学院 , 江苏 无锡 214036)
摘 要 : 研究了苯基十四烷基磺酸钠 (Sodium phenyltetracane sulfonate , SPTS) 、苯基双十四烷基二磺
酸钠 ( Sodium phenylditetracane disulfonate , SDDS) 和 十 二 烷 苯 基 十 四 烷 基 磺 酸 钠 ( sodium
性测定表明 ,3 种芳基烷磺酸类阴离子表面活性剂有良好的表面活性 , 尤其是苯基双十四烷基二
磺酸钠.
关键词 : 合成 ; 芳基烷基阴离子表面活性剂 ;“Berger”法 ; 表化性能
中图分类号 :O 647. 2
文献标识码 : A
Study on the Synthesis of Ne w Anionic Alkylaryl Surfactants and Their Surface Chemistry Properties
收稿日期 :2004 - 02 - 18 ; 修订日期 :2004 - 04 - 22. 作者简介 : 刘忠云 (1972 - ) ,女 ,吉林梅河口人 ,应用化学专业硕士研究生.
李在均 (1964 - ) ,男 ,四川苍溪人 ,副教授 ,硕士生导师. 主要从事有机合成方面的研究.
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
dodecylphenyltetracane sulfonate , SDPS) 3 种芳基烷磺酸阴离子表面活性剂的合成及表化性能. 以α2十
四烯烃磺酸 (α2tetracenesulfonic acid ,C14 ∃AOS acid) 和苯为原料 , 在 150 ℃反应 6 h 制得苯基十四烷
基磺酸 ,经中和 、纯化和干燥得苯基十四烷基磺酸钠 ;利用苯基十四烷基磺酸在 150 ℃左右继续与
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第 4 期
刘忠云等 :新型芳基烷磺酸表面活性剂的合成及表化性能研究
421
得褐色粘稠状液体十二烷苯基十四烷基磺酸 , 反应 方程式如下 :
第 3 2004
卷第 年8
4期 月
Journal
of
Biblioteka Baidu
江南 Southern
大 学 学 报 (自 然 科 学 版) Yangtze University( Natural Science
Edition)
Vol. 3 Aug.
No. 4 2004
文章编号 :1671 - 7147 (2004) 04 - 0419 - 04
α2十四烯烃磺酸常压反应 6 h 制得苯基双十四烷基二磺酸 ,经中和 、纯化和干燥得苯基双十四烷基
二磺酸钠 ;以十二烷基苯和α2十四烯烃磺酸为原料 , 在 180 ℃反应 6 h 制得十二烷苯基十四烷基磺
酸 ,经中和 、纯化和干燥得十二烷苯基十四烷基磺酸钠. 对产品的表面性能 、泡沫 、乳化及硬水稳定
将产物用质量分数 15 %的 NaOH 在 30～40 ℃条件 下中和至 pH 为 7～8 ,干燥及纯化后制得固体苯基 十四烷基磺酸钠. 1. 2. 2 苯基双十四烷基二磺酸钠 取已制备的苯 基十四烷基磺酸 354 g (1. 0 mol) 与 276 gα2十四烯 烃磺酸 (1. 0 mol) ,加入 500 mL 的三颈烧瓶中 , 装上 回流冷凝器 , 打开冷却水后 , 迅速升温至150 ℃, 每隔 1 h 取样分析磺酸含量 , 直到磺酸含量保持恒 定为止 , 制得褐色粘稠状液体苯基双十四烷基二磺 酸 , 反应如下 :
1 材料与方法
1. 1 试剂与设备 α2十四烯烃磺酸 , 质量分数 71. 3 % ,浙江吉利
达化工有限公司生产 ;苯 , 质量分数 99. 5 % ,上海化 学试剂公司生产 ;十二烷基苯 ,质量分数 98 % ,南京 烷基苯厂生产 ;氯仿 ,质量分数 99. 0 % ,上海化学试 剂公司生产 ;海明 1622 (No. B28897) ,质量分数 99. 5 % ,SIGMA Corp 提供.
2 结果与讨论
将产物用质量分数 15 %的 NaOH 在 30～40 ℃条件 下中和至 pH 为 7～8 , 制得十二烷苯基十四烷基磺 酸钠. 1. 3 结构表征
高压反应釜 (1 L) , 威海化工器械有限公司制 造 ; K210T 型表面张力仪 , 德国 KRUSS 公司制造 ; 2151 型罗氏泡沫仪 ,上海华岩仪器设备有限公司提 供 ;TU21901 型双光束紫外可见分光光度计 ,北京谱 析通用仪器有限公司提供 ;FTLA 20002104 型红外光 谱仪 , 加 拿 大 ABB Inc 提 供 ; Waters Platform ZMD
420
江 南 大 学 学 报 (自 然 科 学 版) 第 3 卷
hard water are also investigated. The results indicate that the products are excellent surfactants , especially sodium phenylditetracane disulfonate. Key words : synthesis ; Alkylaryl sulfonate surfactants ;Berger’s method ; surface chemistry properties
(School of Chemical and Material Engineering ,Southern Yangtze University ,Wuxi 214036 ,China)
Abstract : The synthesis of new alkylaryl anionic surfactants including sodium phenyltetracane sulfonate (SPTS) ,sodium phenylditetracane disulfonate ( SDDS) and sodium dodecyl2phenyltetracane sulfonate ( SDPS) and their surface chemistry properties were studied.α2Tetracenesulfonic acid reacted with benzene to form phenyltetracane sulfonic acid for six hours with stirring under 150 ℃ in a high pressure reactor. It was neutralized by sodium hydroxide , sodium tetracylbenzene sulfonate was purified and dried. Phenyltetracane sulfonic acid continued to react withα2tetracenesulfonic acid to form phenylditetracane disulfonic acid for six hours with stirring under 150 ℃ in a three2necks flask. It was neutralized by sodium hydroxide , sodium tetracylbenzene sulfonatewas purified and dried. Dodecylbenzene reacted withα2tetracenesulfonic acid for six hours to form dodecylphenyltetracane sulfonic acid with stirring under 180 ℃ in a three2necks flask. It was neutralized by sodium hydroxide. Sodium dodecylphenyltetracane sulfonate was purified and dried. In addition ,some surface chemistry properties such as surface tension ,foaming , emulsification and stability againt
芳基烷磺酸盐是一类阴离子表面活性剂 ,它们 特殊的表面性质使它们在日用化工 、油田化学 、乳 液聚合和农业生产等领域呈现良好的应用前景 ,近 年来引起了人们的极大兴趣[1] . 但关于此类表面活 性剂合成及表化性能的报道较少. 通常 , 烷基苯磺 酸的合成分两步完成. 首先在三氯化铝或氢氟酸催 化下完成苯和烷基化 , 第二步采用强酸作催化剂与 三氧化硫进行磺化反应[2] . 传统方法不仅合成路线 长 , 设备投资大 , 而且所得产物磺酸基连在苯环 上. 2002 年美国油化技术研究所 Paul D. Berger 先生 提出了一种新的芳烃烷基化方法 ———“Berger”法[3] . 采用α2烯烃磺酸为烷基化剂与芳烃亲电取代 ,成功 合成出芳基烷磺酸. 与传统方法相比 “, Berger”法有 以下一些优点 : (1) 芳烃的烷基化和磺基化一步完 成 , 无需使用催化剂 ; (2) 产物的磺酸基直接连在烷 基链端 , 而不是芳环 , 为芳环提供较多的反应位 置 , 可方便地合成多取代芳基烷基化合物 ; (3) 制备 含有二烷基 、二磺酸基类双子表面活性剂变得容 易 ; (4) 可合成用传统方法很难或无法制备的高粘 度或高分子式量的芳族磺酸. 作者以α2十四烯烃磺 酸为原料合成了苯基十四烷基磺酸钠 、苯基双十四 烷基二磺酸钠和十二烷苯基十四烷基磺酸钠 3 种 新的阴离子表面活性剂 ,并对其表化性能进行了研 究.
将产物用质量分数 15 %的 NaOH 在 30～40 ℃条件 下中和至 pH 为 7～8 ,干燥纯化后制得苯基双十四 烷基二磺酸钠. 1. 2. 3 十二烷苯基十四烷基磺酸钠 将 276 gα2十 四烯烃磺酸 (1. 0 mol) 与 246 g (1. 0 mol) 十二烷基 苯分别加入 500 mL 的三颈烧瓶中 ,装上回流冷凝 管 ,打开冷却水后 ,迅速升温至 180 ℃,每隔 1 h 取 样分析磺酸含量 ,直到磺酸含量保持恒定为止 , 制
量筒中 ,记录出水相分出 10 mL 的时间 ( s) [4] ,作为 乳化力的相对比较. 1. 4. 5 硬水稳定性 硬水稳定性试验 [ ISO 10632 1974 ( E) ][4] ,将不同浓度的表面活性剂与不同浓度 的硬水溶液 (按国标 ISO2174 配制) 混合 ,把装有混 合溶液的试管在 (20 ±1) ℃放置 1 h 以上 (少于 2 h) 后 ,观察其外貌 ,从而确定试样的稳定性等级.
4000 型质谱仪 , 美国 Waters Corp 提供. 1. 2 芳基烷烃磺酸钠合成路线 1. 2. 1 苯基十四烷基磺酸钠 在装有搅拌及温度 调控装置的 1 L 容积高压反应釜中 ,加入 276 gα2十 四烯烃磺酸 ( 1. 0 mol) 与 156 g 苯 ( 2. 0 mol) ,将反应 物缓慢加热至 150 ℃. 在此温度压力下搅拌反应 ,每 隔 1 h 取样分析磺酸含量 , 直到磺酸含量保持恒定 为止 ,制得褐色液体苯基十四烷基磺酸. 反应方程 式如下 :
新型芳基烷磺酸表面活性剂的合成及表化性能研究
刘忠云 , 李在均 , 殷福珊
(江南大学 化学与材料工程学院 , 江苏 无锡 214036)
摘 要 : 研究了苯基十四烷基磺酸钠 (Sodium phenyltetracane sulfonate , SPTS) 、苯基双十四烷基二磺
酸钠 ( Sodium phenylditetracane disulfonate , SDDS) 和 十 二 烷 苯 基 十 四 烷 基 磺 酸 钠 ( sodium
性测定表明 ,3 种芳基烷磺酸类阴离子表面活性剂有良好的表面活性 , 尤其是苯基双十四烷基二
磺酸钠.
关键词 : 合成 ; 芳基烷基阴离子表面活性剂 ;“Berger”法 ; 表化性能
中图分类号 :O 647. 2
文献标识码 : A
Study on the Synthesis of Ne w Anionic Alkylaryl Surfactants and Their Surface Chemistry Properties
收稿日期 :2004 - 02 - 18 ; 修订日期 :2004 - 04 - 22. 作者简介 : 刘忠云 (1972 - ) ,女 ,吉林梅河口人 ,应用化学专业硕士研究生.
李在均 (1964 - ) ,男 ,四川苍溪人 ,副教授 ,硕士生导师. 主要从事有机合成方面的研究.
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
dodecylphenyltetracane sulfonate , SDPS) 3 种芳基烷磺酸阴离子表面活性剂的合成及表化性能. 以α2十
四烯烃磺酸 (α2tetracenesulfonic acid ,C14 ∃AOS acid) 和苯为原料 , 在 150 ℃反应 6 h 制得苯基十四烷
基磺酸 ,经中和 、纯化和干燥得苯基十四烷基磺酸钠 ;利用苯基十四烷基磺酸在 150 ℃左右继续与
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第 4 期
刘忠云等 :新型芳基烷磺酸表面活性剂的合成及表化性能研究
421
得褐色粘稠状液体十二烷苯基十四烷基磺酸 , 反应 方程式如下 :
第 3 2004
卷第 年8
4期 月
Journal
of
Biblioteka Baidu
江南 Southern
大 学 学 报 (自 然 科 学 版) Yangtze University( Natural Science
Edition)
Vol. 3 Aug.
No. 4 2004
文章编号 :1671 - 7147 (2004) 04 - 0419 - 04
α2十四烯烃磺酸常压反应 6 h 制得苯基双十四烷基二磺酸 ,经中和 、纯化和干燥得苯基双十四烷基
二磺酸钠 ;以十二烷基苯和α2十四烯烃磺酸为原料 , 在 180 ℃反应 6 h 制得十二烷苯基十四烷基磺
酸 ,经中和 、纯化和干燥得十二烷苯基十四烷基磺酸钠. 对产品的表面性能 、泡沫 、乳化及硬水稳定
将产物用质量分数 15 %的 NaOH 在 30～40 ℃条件 下中和至 pH 为 7～8 ,干燥及纯化后制得固体苯基 十四烷基磺酸钠. 1. 2. 2 苯基双十四烷基二磺酸钠 取已制备的苯 基十四烷基磺酸 354 g (1. 0 mol) 与 276 gα2十四烯 烃磺酸 (1. 0 mol) ,加入 500 mL 的三颈烧瓶中 , 装上 回流冷凝器 , 打开冷却水后 , 迅速升温至150 ℃, 每隔 1 h 取样分析磺酸含量 , 直到磺酸含量保持恒 定为止 , 制得褐色粘稠状液体苯基双十四烷基二磺 酸 , 反应如下 :
1 材料与方法
1. 1 试剂与设备 α2十四烯烃磺酸 , 质量分数 71. 3 % ,浙江吉利
达化工有限公司生产 ;苯 , 质量分数 99. 5 % ,上海化 学试剂公司生产 ;十二烷基苯 ,质量分数 98 % ,南京 烷基苯厂生产 ;氯仿 ,质量分数 99. 0 % ,上海化学试 剂公司生产 ;海明 1622 (No. B28897) ,质量分数 99. 5 % ,SIGMA Corp 提供.
2 结果与讨论
将产物用质量分数 15 %的 NaOH 在 30～40 ℃条件 下中和至 pH 为 7～8 , 制得十二烷苯基十四烷基磺 酸钠. 1. 3 结构表征
高压反应釜 (1 L) , 威海化工器械有限公司制 造 ; K210T 型表面张力仪 , 德国 KRUSS 公司制造 ; 2151 型罗氏泡沫仪 ,上海华岩仪器设备有限公司提 供 ;TU21901 型双光束紫外可见分光光度计 ,北京谱 析通用仪器有限公司提供 ;FTLA 20002104 型红外光 谱仪 , 加 拿 大 ABB Inc 提 供 ; Waters Platform ZMD
420
江 南 大 学 学 报 (自 然 科 学 版) 第 3 卷
hard water are also investigated. The results indicate that the products are excellent surfactants , especially sodium phenylditetracane disulfonate. Key words : synthesis ; Alkylaryl sulfonate surfactants ;Berger’s method ; surface chemistry properties