【正文】 第 4章 陰離子表面活性劑 陰離子表面活性劑概述 烷基苯磺酸鹽 α 烯烴磺酸鹽 烷基磺酸鹽 琥珀酸酯磺酸鹽 高級(jí)脂肪酰胺磺酸鹽 其它類型陰離子表面活性劑 陰離子表面活性劑概述 陰離子表面活性劑的分類 磺酸基的引入方法 陰離子表面活性劑概述 ? 陰離子表面活性劑是表面活性劑中發(fā)展 歷史最悠久 、 產(chǎn)量最大 、 品種最多 的一類產(chǎn)品 ? 價(jià)格低廉，性能優(yōu)異，用途廣泛，因此在整個(gè)表面活性劑生產(chǎn)中占有相當(dāng)大的比重 ? 溶于水后能離解出具有表面活性的 帶負(fù)電荷的基團(tuán) ? 據(jù)統(tǒng)計(jì)，陰離子表面活性劑約占世界表面活性劑總產(chǎn)量的40%。這類表面活性劑主要用作洗滌劑、潤(rùn)濕劑、發(fā)泡劑和乳化劑等。 陰離子表面活性劑的分類 C 1 7 H 3 5 C O O N a R C O N C H 2 C O O N aC H 3硬脂酸鈉 N甲基酰胺羧酸鹽 雷米邦 A R C O N ( C O N ) n C O O N aR R1. 羧酸鹽型（－ COOM） ? 按照親水基結(jié)構(gòu)的不同，陰離子表面活性劑主要分為 羧酸鹽型、磺酸鹽型、硫酸酯鹽型和磷酸酯鹽型 等四類 3. 硫酸酯鹽型（－ OSO3Na） 4. 磷酸酯鹽型（－ OPO3Na） ROSO3Na RO（ CH2CH2O） nSO3Na 脂肪醇硫酸鈉 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉 O N aON a OR O P O N aOR O PR O單酯 雙酯 2. 磺酸鹽型（－ SO3Na） R－ SO3Na RCH=CHCH2SO3Na R S O 3 N aC H 2 C O O RN a O 3 S C H C O O R烷基苯磺酸鹽 烷基磺酸鹽 α 烯基磺酸鹽 N－甲基油酰胺?；撬猁} 琥珀酸酯磺酸鹽 C 1 7 H 3 3 C O N C H 2 C H 2 S O 3 N aC H 3 磺酸基的引入方法 ? 磺酸基的引入方法可以分為直接引入法和間接引入法 – 直接引入法 :通過(guò) 磺化反應(yīng) 直接引入磺酸基的方法 – 間接引入法 :由于使用 帶有磺酸基的原料 ，通過(guò)磺化反應(yīng)以外的其它反應(yīng)引入磺酸基的方法。 R + H 2 S O 4 S O 3 HR+ H N C H 3 C H 3 S O 3 N aC H 3C 1 7 H 3 3 C O C l C 1 7 H 3 3 C O N C H 2 C H 2 S O 3 N aC H 3 烷基苯磺酸鹽 烷基苯磺酸鈉結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系 烷基芳烴的生產(chǎn) 烷基芳烴的磺化 烷基苯磺酸的后處理 烷基苯磺酸鹽的應(yīng)用 ? 烷基芳磺酸鹽型陰離子表面活性劑中使用最廣泛的是烷基苯磺酸鹽，它最早是由石油餾分經(jīng)過(guò)硫酸處理后作為產(chǎn)品并得到應(yīng)用的。 ? 烷基苯磺酸鈉 是目前生產(chǎn)和銷售量最大的陰離子表面活性劑之一，其結(jié)構(gòu)通式為： ? 通常烷基取代基的碳原子數(shù) n為 12～ 18，該表面活性劑的親油基為烷基苯，分子鏈細(xì)而長(zhǎng)，鏈長(zhǎng)為 13～ 20埃（ 1010m），直徑小于 。 S O 3 N aC n H 2 n + 1? 烷基苯磺酸鈉類表面活性劑主要有兩類產(chǎn)品 – 烷基上帶有分支，通常用 ABS表示 ，也稱分支 ABS或硬 ABS，這類表面活性劑不容易生物降解，環(huán)境污染較為嚴(yán)重，具有一定的公害，目前很多品種已經(jīng)被禁止使用和生產(chǎn)。 – 直鏈烷基苯磺酸鹽，用 LAS表示，也稱直鏈 ABS或軟 ABS，這類產(chǎn)品容易生物降解，不產(chǎn)生公害。 ? 我國(guó)目前基本上生產(chǎn)和使用的都是直鏈烷基苯磺酸鹽 烷基苯磺酸鈉結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系 C 3 H 7 C 6 H 4 S O 3 N aC 1 2 H 2 5 C 6 H 4 S O 3 N aC 1 8 H 3 7 C 6 H 4 S O 3 N aC 4 H 9 C H C H 2C 2 H 5C 6 H 4 S O 3 N aC 5 H 1 1 C H C H 2 C 6 H 4 S O 3 N aC 3 H 7C 6 H 1 3C 4 H 9C H C H 2 C 6 H 4 S O 3 N aC 5 H 1 1C 7 H 1 5 C H C H 2 C 6 H 4 S O 3 N aC 6 H 1 3 C H C 6 H 4 S O 3 N aC5 H 1 1C H 3 C H C H 2C H 3C H C 6 H 4C H 3S O 3 N a3取代基名稱 縮寫 表面活性劑結(jié)構(gòu)式 正丙基 3n 十二烷基 12n 十八烷基 18n 2乙基己基 8v 2丙基庚基 10v 2丁基辛基 12v 2戊基壬基 14v 1戊基庚基 12iso 四聚丙烯基 12tetra 表４ 1 烷基苯磺酸鈉主要品種的取代基及縮寫 ? 對(duì)于 直鏈 烷基苯磺酸鈉 ,烷基取代基 – 碳原子數(shù)越少，烷基鏈越短，疏水性越差，在室溫下越容易溶解在水中 – 碳原子數(shù)越多，烷基鏈越長(zhǎng)，疏水性越強(qiáng)，越難溶解 圖４ 1 直鏈烷基苯磺酸鈉的溶解度 溶解度 ? 烷基鏈中帶有支鏈的表面活性劑的表面張力普遍較低； ? 在相同濃度下，十四烷基苯磺酸鈉溶液的表面張力最低，其次是十二烷基苯磺酸鈉。 圖４ 2 直鏈烷基苯磺酸鈉的表面張力 表面張力 圖４ 3 2位支鏈烷基苯磺酸鈉的表面張力 圖４ 4 十二烷基苯磺酸鈉異構(gòu)體的表面張力 ? 直鏈烷基苯磺酸鈉烷基 碳原子數(shù)增加 ，表面活性劑的 潤(rùn)濕力下降 圖４ 5 直鏈烷基苯磺酸鈉的潤(rùn)濕力與濃度的關(guān)系 潤(rùn)濕力 ? 相同濃度下，帶有十四烷基的直鏈烷基苯磺酸鈉發(fā)泡性能最好，泡沫高度最高，其次是十二烷基苯磺酸鈉 ? 而十八烷基苯磺酸鈉由于在水中的溶解度較低，起泡性較差 圖 46 直鏈烷基苯磺酸鈉的起泡力與濃度的關(guān)系 起泡性 ? 隨著直鏈烷基中碳原子數(shù)增多，表面活性劑洗凈力逐漸提高 ? 在不同異構(gòu)體的十二烷基苯磺酸鈉中，帶有正十二烷基的表面活性劑洗凈力最高 圖 47 直鏈烷基苯磺酸鈉的洗凈力 圖 48 十二烷基苯磺酸鈉異構(gòu)體的洗凈力 洗凈力 烷基芳烴的生產(chǎn) ? 烷基芳烴是制備烷基苯磺酸鹽陰離子表面活性劑的主要原料，其中主要是長(zhǎng)鏈烷基苯 ? 反應(yīng)歷程：酸性催化劑作用下苯的烷基化反應(yīng)，即 傅氏烷基化反應(yīng) ，其反應(yīng)歷程為親電取代反應(yīng) ? 烷基化試劑：主要為烯烴和鹵代烷等 ? 催化劑 :主要是質(zhì)子酸催化劑和路易士酸催化劑 以烯烴為烷基化試劑合成長(zhǎng)鏈烷基苯 1. 反應(yīng)歷程 ? 烯烴在酸性催化劑的作用下發(fā)生極化，并轉(zhuǎn)變?yōu)?親電質(zhì)點(diǎn) – 以質(zhì)子酸作催化劑： R－ CH＝ CH2 ＋ H＋ ＝ R－ ＋ CH－ CH3 – 以三氯化鋁作催化劑： HCl ＋ AlCl3 ＝ Hδ +－ Clδ AlCl 3 RCH＝ CH2 ＋ Hδ +－ Clδ AlCl 3 ＝ R－ ＋ CH－ CH3…AlCl 4－ ? 親電質(zhì)點(diǎn)，進(jìn)攻苯環(huán)形成 σ 絡(luò)合物 ，然后脫去質(zhì)子得到最終產(chǎn)物 – 以質(zhì)子酸作催化劑 +C HHC H 3R+ C H RC H 3H +C H C H 3R+C HHC H 3R+C H RC H 3H+C H C H 3R A l C l 4 A l C l 4+ H A l C l 4 以三氯化鋁作催化劑 2. 反應(yīng)條件及影響因素 ? 原材料的配比： – 以三氯化鋁作催化劑時(shí)，苯與烯烴的物質(zhì)的量比一般為1:1 – 以氟化氫為催化劑時(shí)，二者的物質(zhì)的量比達(dá)到 10:1 ? 反應(yīng)溫度： – 以氟化氫作催化劑時(shí)，通常控制反應(yīng)溫度為 30～ 40℃ ? 催化劑用量： – 以三氯化鋁作催化劑時(shí)，用量不超過(guò) – 用氟化氫作催化劑時(shí)，氟化氫往往大大過(guò)量 ? 反應(yīng)壓力的影響 ： 通常是液相反應(yīng)，受壓力的影響較小 ? 烷基化反應(yīng)的主要反應(yīng)設(shè)備是兩個(gè)串聯(lián)的塔式反應(yīng)器，根據(jù)生產(chǎn)能力的不同，反應(yīng)器的塔徑、塔高及塔板數(shù)均不同，一般第二反應(yīng)