烷基苯磺酸鹽gemini的合成及性能研究

烷基苯磺酸鹽gemini的合成及性能研究

烷基苯磺酸鹽表面活性劑具有良好的耐油性，可以降低油和水之間的張力，且價格低廉。1實驗部分1.1其他試劑的合成十二烷基苯、無水三氯化鋁、氯磺酸、三乙醇胺、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、稀鹽酸、氫氧化鈉、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、過硫酸鉀(KPS)等,以上試劑均為分析純。Bruker-Tensor27型傅里葉變換紅外分光光度儀(KBr涂膜),美國PerkinElmer公司;Unity-Inova600核磁共振譜儀,美國Varian公司。1.2gemini烷基苯磺酸鹽的結構和合成方法Gemini烷基苯磺酸鹽的結構和合成路線見圖1。1.3烷基苯磺酸鹽gemini表面活性劑的合成步驟1.3.1氯甲烷的改性向裝有回流冷凝管、溫度計、恒壓滴液漏斗和尾氣吸收裝置的250mL三口燒瓶中加入1mol十二烷基和10.0g無水三氯化鋁,用冰水控制反應溫度在0~15℃,滴加2.5mol二氯甲烷或1,2-二氯乙烷,滴加完畢后,回流3h。停止反應,降至室溫,傾倒于碎冰中,充分攪拌,依次用稀鹽酸、稀氫氧化鈉溶液和蒸餾水各洗2次,然后用氯化鈣干燥,柱分離得到純化產品。將上述得到的產物轉移至三口燒瓶中,二氯甲烷或1,2-二氯乙烷做溶劑在冰水浴條件下,滴入氯磺酸,滴加完畢后,常溫攪拌3h,緩慢倒入碎冰中,靜置分層,除去上層水液,然后用稀碳酸鈉溶液和蒸餾水各洗2次,干燥、脫溶,進行柱分離提純,得到1,2-二(4-十二烷基-2-磺基)苯基甲烷或二(4-十二烷基-2-磺基)苯基乙烷。1.3.2中和或中取少量制好的1,2-二(4-十二烷基-2-磺基)苯基甲烷或1,2-二(4-十二烷基-2-磺基)苯基乙烷放入小燒杯中,分別用40%NaOH溶液或者三乙醇胺中和。將NaOH中和的粗產品溶于熱無水乙醇中,趁熱抽濾,除去無機鹽,得到二(4-十二烷基-2-磺基)苯基甲烷鈉鹽(a)或二(4-十二烷基-2-磺基)苯基乙烷鈉鹽(b);將三乙醇胺進行中和的粗產品,減壓除去過量的三乙醇胺,得到二(4-十二烷基-2-磺基)苯基甲烷三乙醇銨鹽(c)或二(4-十二烷基-2-磺基)苯基乙烷三乙醇銨鹽(d)。1.4引發(fā)劑的制備向裝有電動攪拌器、回流冷凝器、滴液漏斗和溫度計的250mL四口燒瓶中,加入100mL的蒸餾水和乳化劑,攪拌加熱,當溫度升高至60℃時加入5.0g(總質量的20%)的MMA進行乳化,當溫度升至70℃時加入0.03g(總引發(fā)劑質量的30%)的引發(fā)劑。維持0.5h,待反應瓶中溶液變成微藍色后加入0.03g(總引發(fā)劑質量的30%)引發(fā)劑,并開始滴加剩余的20gMMA,維持反應溫度在70℃,約1.5h滴加完畢后,將剩余的引發(fā)劑滴入反應瓶,約30min,將反應溫度升至95℃,維持20h以除去未反應的單體,然后降至室溫,濾出凝聚物,用氨水中和至pH值約為7。1.5表面張力的測量合成的4種烷基苯磺酸鹽Gemini表面活性劑分別配成系列濃度的水溶液,在25℃利用滴體積法測定產物的表面張力2結果與討論2.1-4-十二烷基苯基乙烷c在1,2-二4-十二烷基苯基乙烷c在1,2-四-十二烷基苯基乙烷c元素分析結果(質量分數/%,括號內為計算值):1,2-二(4-十二烷基)苯基乙烷(C在1,2-二(4-十二烷基)苯基乙烷IR譜圖中(圖1),波數1565cm2.2化合物的表達圖3中,δ=7.1附近的峰歸屬于2個苯環(huán)上的8個氫;在δ=2.7附近1組峰歸屬于連接芳環(huán)的兩個亞甲基質子峰;δ=0.9附近1組峰歸屬于長鏈脂肪鏈末端的甲基的質子峰;δ=2.6附近1組峰為側鏈脂肪烴基上與苯環(huán)直接相連亞甲基上的質子峰;δ=1.3附近1組峰為長鏈脂肪烴亞甲基的質子峰;δ=1.6附近1組峰為與芳環(huán)相連長鏈亞甲基相鄰的亞甲基的質子峰。上述分析說明了該化合物是1,2-二(4-十二烷基)苯基乙烷。圖4中,δ=7.1附近的峰歸屬于2個苯環(huán)上的8個氫;在δ=4.0附近有1組峰歸屬于連接芳環(huán)的亞甲基質子峰;δ=0.89附近有1組峰歸屬于側鏈脂肪烴基末端甲基的質子峰;δ=2.6附近1組峰為長鏈脂肪烴上與苯環(huán)相連亞甲基上的質子峰;δ=1.2附近1組峰為長鏈脂肪烴亞甲基的質子峰;δ=1.5附近1組峰為與芳環(huán)直接相連長鏈亞甲基相鄰亞甲基的質子峰。上述分析說明了該化合物是1,2-二(4-十二烷基)苯基甲烷。2.3表面性質測定的臨界膠束濃度(CMC)和γ由表1中數據可以看出,當橋鏈碳原子數增大時,表面活性劑CMC及γγ2.4種乳化劑對乳液聚合的影響分別采用十二烷基硫酸鈉(SDS)、1,2-二(4-十二烷基-2-磺基)苯基乙烷三乙醇銨鹽(d)作為乳液聚合的乳化劑,考察其對反應的轉化率、平衡時間、乳膠粒子粒徑的影響結果分別如圖5~圖7所示。圖5是2種乳化劑對轉化率的影響。由圖5可以看出:使用表面活性劑d以后,轉化率有了較為明顯的提高,而且達到平衡時的時間也有一定程度的縮短。乳化劑的用量對平衡時間的影響見圖6。圖6表明,隨著乳化劑用量的增加,乳液聚合反應平衡時間會變短,但Gemini表面活性劑使平衡時間縮短的效果更為顯著。這是因為當乳化劑濃度增加后,乳膠粒子數目也會增大,從而反應速率變快。乳化劑(d)濃度對乳膠粒子粒徑的影響見圖7。圖7表明,隨著乳化劑濃度增加,乳膠