双烷基双磺酸钠基二苯甲烷双子表面活性剂的合成与性能.docxVIP

双烷基双磺酸钠基二苯甲烷双子表面活性剂的合成与性能 以前，表面活性剂只有一个亲水基团和一个亲水基团，而双表面活性剂则只有两个亲水基团和两个亲油共青团。这两个亲水基团是通过化学键连接的。双表面活性剂的研究始于1973年。在这方面，deiga等人在1988年合成了一套双表面活性剂。1991年，kerisay等人通过系统合成了几种双表面活性剂，以确定其基本性质，并将其称为gemini。1993年，berg评论称gemini为一个由洛伊木马公司开发的“gemini”，并将其系统合成，研究了连接到氧乙烯或氧氟乙烯的双表面活性剂。1994年，huo等人通过了连接到烷基中的离子头基和各种烷基链的双表面活性剂的应用价值。双表面活性剂受表面活性剂、胶体和表面活性剂的影响。作者已合成了国内外未报道的双表面活性剂。 1 实验 1.1 氯磺酸盐系 试剂:二苯甲烷(工业级);无水AlCl3(分析纯);α-烯烃(十二烯、十四烯、十六烯),进口分装;氯磺酸(分析纯);NaOH(分析纯);无水Na2SO4(分析纯)等. 仪器:有机合成仪,恒温水浴,数显加热套,真空泵,红外光谱仪,表面张力测量仪等. 1.2 反应原理 (1) 烷基化反应 (2) 磺化反应 (3) 和合反应 1.3 实验步骤 1.3.1 烯烃烯烃的合成 在装有电动搅拌器、温度计、滴液漏斗、HCl气体通入装置的四口反应瓶中,加入33.6 g二苯甲烷与3.0 g无水AlCl3,充分搅拌使催化剂分散均匀,通入HCl气体,调节温度在45～50 ℃,滴加烯烃(烯烃与二苯甲烷的物质的量比为2∶1),滴加时间控制在20～30 min,然后逐渐将反应温度升至70 ℃,反应6 h. 水洗除去催化剂,用无水Na2SO4干燥,减压蒸馏除去未反应的烯烃. 1.3.2 hsoc-hcl的合成 在装有电动搅拌器、温度计、滴液漏斗、HCl气体吸收装置的四口反应瓶中,加入烷基化产物,在强烈搅拌下,按烷基化产物2倍的量滴加HSO3Cl,滴加时间为1 h,反应温度控制在20～25 ℃,用w为15%NaOH溶液吸收放出的HCl. 加料结束后,反应2 h,使烷基化产物充分磺化. 把产物放置数h,生成的HCl尽可能地排出. 产物待用. 1.3.3 双烷基双磺酸钠响应面原理 在装有电动搅拌器、温度计、滴液漏斗的四口反应瓶中,加入w为15%NaOH溶液,置于恒温水浴中,反应温度控制在35～40 ℃,用滴液漏斗缓慢加入芳基磺酸,滴加1 h,滴加结束后,调节体系pH值为7～8,产物即为双烷基双磺酸钠双子表面活性剂. 按上述方法,分别采用3种直链α-烯烃(十二烯、十四烯、十六烯)作为烷化剂,合成了3种双子表面活性剂. 2 结果与讨论 2.1 结构性能 2.1.1 苯环及其确立峰 对所合成的烷基化产物进行红外光谱分析,红外谱图中特征峰归属分别为:2 925,2 924,2 854,2 853 cm-1为R峰;829.0,828.0 cm-1为苯环对位峰;1 600,1 601,1 602,1 510,1 509 cm-1为苯环的骨架峰;1 377 cm-1为甲基CH弯曲振动. 可判断出α-烯烃与二苯甲烷发生烷基化反应,烷基取代到亚甲基的对位,与预期的结构相符. 2.1.2 so2rrom吸收峰和邻原位峰 对磺化产物进行红外光谱分析,红外谱图中特征峰归属分别为:1 169,1 170,1 171 cm-1为SO2RROM的吸收峰;893.0,898.0 cm-1为苯环邻对位峰;可判断出氯磺酸与双烷基二苯甲烷发生了反应,磺酸基取代到亚甲基的间位、烷基的邻位. 2.2 性能表现 2.2.1 表面活性的比较 按国标GB 11278—89方法测定了合成的3种双子表面活性剂的表面张力,双十二烷基双磺酸钠基二苯甲烷、双十四烷基双磺酸钠基二苯甲烷、双十六烷基双磺酸钠基二苯甲烷分别与具有相同烷基链的传统表面活性剂的表面张力的对比见图1～3. 可看出双子表面活性剂降低水的表面张力的绝对能力大大高于相应的传统表面活性剂. 不同烷基链的3种双子表面活性剂的表面张力值的对比见图4. 可以看出双十四烷基双磺酸钠基双子表面活性剂的表面活性最好,双十二烷基双磺酸钠基双子表面活性剂的表面活性次之,双十六烷基双磺酸钠基双子表面活性剂的表面活性相对较差. 这与传统的烷基苯磺酸盐表面活性剂烷基碳链长度对表面活性的影响是一致的. 2.2.2 双烷基双磺酸钠基苗木降低表面张力的能力 临界胶束浓度是表面活性剂性能的重要参数,用临界胶束浓度所对应的表面张力值来表示表面活性剂降低表面张力的能力. 测定了双子表面活性剂的临界胶束浓度(cm)与对应的表面张力γ,见表1. 由表1可知,双烷基双磺酸钠基双子表面活性剂比烷基苯磺酸钠表面活性剂具有更高的表面活性,其降低水的表面张力的能力大大高于传统的表面活