一種多磺酸基多胺基表面活性劑的制備過程改進(jìn)及性能表征

常越凡

（山西工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院冶金工程系山西太原030009）

一種多磺酸基多胺基表面活性劑的制備過程改進(jìn)及性能表征

常越凡

（山西工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院冶金工程系山西太原030009）

目前工業(yè)上應(yīng)用的氨基磺酸類兩性表面活性劑只帶有一個(gè)有活性的磺酸基，表面活性較低。本文針對(duì)一種多氨基多磺酸基類表面活性劑的合成工藝進(jìn)行改進(jìn)，制備出白色粉末狀固體的兩性表面活性劑，該表面活性劑適合作乳化劑，其臨界膠束濃度值為34.35 mmol/L。

兩性表面活性劑；多氨基多磺酸鹽；合成

1　前言

表面活性劑（surf act ant）是指具有固定的親水親油基團(tuán)，在溶液的表面能定向排列，并能使表面張力顯著下降的物質(zhì)。薛永強(qiáng)等［1］發(fā)明了一種合成多氨基磺酸系兩性表面活性劑的新方法，可以引入多個(gè)磺酸基，使其具有優(yōu)良的表面活性，但該方法在合成羥甲基化合物時(shí)有聚合物生成，嚴(yán)重影響目標(biāo)產(chǎn)物的表面活性。針對(duì)這一問題，在前人工作基礎(chǔ)上［2］，以己二胺、甲醛和無機(jī)磺化劑（NaH SO3或Na2SO3）為原料合成多氨基多磺酸鹽。本文采用改進(jìn)的方法合成出粉末狀的N-羥甲基化合物，可以有效地避免這一步產(chǎn)物的聚合；改進(jìn)后不僅大大簡(jiǎn)化了工藝，而且還顯著提高了目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率。

2　實(shí)驗(yàn)過程

2.1實(shí)驗(yàn)原材料

1，6-己二胺，無水乙醇，甲醛溶液，氫氧化鈉，亞硫酸氫鈉，鹽酸，蒸餾水。

2.2己二胺四甲基磺酸鈉的合成

取一定量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38%的甲醛溶液、蒸餾水依次置于三口瓶中，用NaOH調(diào)節(jié)pH至9，將一定量的己二胺水溶液緩慢滴入，隨后有白色固體生成，攪拌反應(yīng)3h，得白色塊狀N-羥甲基化合物。再將一定量的NaH SO3水溶液分批加入體系，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至1.0～2.0，攪拌反應(yīng)6.0 h后，冰浴冷卻8h，過濾、洗滌、干燥，得白色粉末狀氨基磺酸的酸式產(chǎn)物粗品，后在pH為7～8環(huán)境下減壓蒸餾，析出白色固體，干燥，得最終產(chǎn)物。

2.3表征方法

N-羥基化合物羥基含量的測(cè)定采用?；ǖ味u基［3］；采用溴酚藍(lán)法定性對(duì)所得表面活性劑類型進(jìn)行定性表征；采用川上法測(cè)定表面活性劑的HLB值，將親油基和親水基的摩爾質(zhì)量分別用M0和Mw表示（整個(gè)摩爾質(zhì)量=M0+Mw）。計(jì)算公式為：HLB值=7+11.7；用最大起泡法和電導(dǎo)率法［4］分別測(cè)定表面張力和臨界膠束濃度（CMC）。

3　結(jié)果與討論

3.1甲醛溶液濃度對(duì)N-羥甲基化合物合成的影響

表1　甲醛濃度與N-羥甲基化物的羥基個(gè)數(shù)

制備N-羥甲基化合物的過程中，甲醛溶液的濃度對(duì)產(chǎn)率影響較大。從表1可以看出，如果甲醛溶液濃度較高，產(chǎn)物會(huì)呈現(xiàn)泡沫狀，檢測(cè)到的羥基的個(gè)數(shù)越多，說明產(chǎn)物發(fā)生了聚合。當(dāng)甲醛濃度越低，聚合程度越低，羥基的個(gè)數(shù)越接近理論值。因此，在反應(yīng)過程中應(yīng)該盡量降低甲醛溶液的濃度。

3.2多氨基多磺酸系表面活性劑結(jié)構(gòu)及性能的測(cè)定

3.2.1溴酚藍(lán)法定性表征

通過實(shí)驗(yàn)得到加入溴酚藍(lán)試劑的表面活性劑最終溶液顏色呈現(xiàn)淺藍(lán)紫色且略顯藍(lán)紫色熒光，可證明產(chǎn)物為兩性表面活性劑。

3.2.2親水親油平衡值（HLB）

由川上法，己二胺四甲基磺酸鈉的HLB值。

表面活性劑的親水親油平衡值決定著表面活性劑的表面活性及用途，從這里計(jì)算的HLB值來看，己二胺四甲基磺酸鈉有優(yōu)良的分散效果，適合作乳化劑。

3.2.3表面張力的測(cè)定

24℃的恒溫條件下，用最大起泡法測(cè)定表面張力儀測(cè)定合成產(chǎn)物己二胺四甲基磺酸鈉的表面張力為60.25×10-3N/m3，僅小于水的表面張力（72.13×10-3N/m3），說明這類氨基磺酸系兩性表面活性劑適合做乳化劑。

3.2.4臨界膠束濃度（CM C）

以電導(dǎo)率為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)作圖得到采電導(dǎo)率-濃度曲線，曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)即為對(duì)應(yīng)的臨界膠束濃度。由此可得，己二胺四甲基磺酸鈉的CM C值為34.35 mmol/L。

4　結(jié)語

本工作以己二胺、甲醛和無機(jī)磺化劑（NaH SO3或Na2SO3）為原料，合成出多氨基磺酸系兩性表面活性劑，由于實(shí)驗(yàn)所用的胺碳鏈較低，其羥甲基和磺化反應(yīng)可以連續(xù)進(jìn)行，因此反應(yīng)收率很高，合成工藝綠色、經(jīng)濟(jì)。氨基磺酸系兩性表面活性劑的臨界膠束濃度大小適中，表面活性較高，因此，該合成工藝具有工業(yè)化參考價(jià)值。

［1］薛永強(qiáng)，湯芝平，趙紅.氨基酸磺酸系兩性表面活性劑說明書［P］.中國(guó).CN 100361969C.2008-1-16.

［2］湯芝平，薛永強(qiáng)，趙紅.氨基磺酸系兩性表面活性劑的新合成法及其機(jī)理推斷［J］.化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)，2008：01.

［3］唐培堃.精細(xì)有機(jī)合成化學(xué)及工藝學(xué)［M］.天津：天津大學(xué)出版社，1993.

［4］王文波，劉玉芬，申書昌.表面活性劑實(shí)用儀器分析［M］.化學(xué)工業(yè)出版社，2000：04.

常越凡，山西工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，冶金工程系，從事工業(yè)分析與檢驗(yàn)領(lǐng)域的教學(xué)工作。