1，4—丁二醇雙琥珀酸八氟戊醇雙酯磺酸鈉的合成工藝研究

摘 要：采用八氟戊醇、馬來酸酐、1，4-丁二醇為原料，合成了一種新型的雙子表面活性劑—1，4-丁二醇雙琥珀酸八氟戊醇雙酯磺酸鈉。通過實驗得到各步反應的最優(yōu)工藝條件，單酯化反應：馬來酸酐與八氟戊醇摩爾比為12∶10，加入占馬來酸酐質(zhì)量1%的無水乙酸鈉，反應時間為4h，反應溫度為80℃；雙酯化反應：八氟戊醇馬來酸單酯與1，4-丁二醇的摩爾比為21∶10，占八氟戊醇馬來酸單酯質(zhì)量15%的對甲苯磺酸催化劑，反應溫度為160℃，反應時間為7h；磺化反應：NaHSO3與1，4-丁二醇雙馬來酸八氟戊醇雙酯摩爾比為10∶22，反應溫度為100℃，反應時間為6h。對終產(chǎn)物的性能進行測定，表面張力為：286 mN·m-1，CMC為0005 g/L。

關鍵詞：馬來酸酐；八氟戊醇；1，4-丁二醇；1，4-丁二醇雙琥珀酸八氟戊醇雙酯磺酸鈉

中圖分類號：TQ423文獻標識碼：A文章編號：2095-7394（2015）02-0010-06

Gemini表面活性劑是一類高效、多功能的新型表面活性劑，是由兩個親水基團和兩個疏水基團通過聯(lián)接基團聯(lián)接而成。與傳統(tǒng)的表面活性劑相比，雙子表面活性劑有更為優(yōu)良的物化性能和應用性能[1-3]。氟表面活性劑主要是碳氫鏈疏水基團中的部分或全部為氟原子所取代的表面活性劑，它具獨特的物理化學特性和獨特的界面特性，氟表面活性具有高表面活性、高熱穩(wěn)定性、高化學穩(wěn)定性和憎水、憎油的獨特性能[4-6]。設計合成新型的含氟Gemini表面活性劑為當前表面活性劑研究的熱點。因此，采用八氟戊醇與馬來酸酐為原料，以無水乙酸鈉為催化劑發(fā)生單酯化反應，得到八氟戊醇馬來酸單酯；再以對甲苯磺酸為催化劑，八氟戊醇馬來酸單酯與1，4-丁二醇發(fā)生雙酯化反應，得到1，4-丁二醇雙馬來酸八氟戊醇雙酯；1，4-丁二醇雙馬來酸八氟戊醇雙酯與亞硫酸氫鈉發(fā)生磺化反應合成1，4-丁二醇雙琥珀酸八氟戊醇雙酯磺酸鈉。1，4-丁二醇雙琥珀酸八氟戊醇雙酯磺酸鈉是在分子中設計將單鏈表面活性劑磺基琥珀酸八氟戊醇酯鈉鹽作為兩個雙親分子的離子頭，經(jīng)連接基團1，4-丁二醇通過化學鍵連接起來而成的雙子表面活性劑。其表面活性劑除了具有單烷烴鏈和單離子頭的傳統(tǒng)表面活性劑的所有優(yōu)點外，還具有更低的表面張力、更高的表面活性、更低的臨界膠束濃度、奇特的粘度特性、良好的協(xié)同效應等。由于其特殊的結構表現(xiàn)出的獨特性能，因而應用更加廣泛。

1 實驗部分

1.1 試劑和儀器

馬來酸酐、無水乙酸鈉、對甲苯磺酸、八氟戊醇、1，4-丁二醇、甲苯等均為分析純。

SHZ-D（Ⅲ）型循環(huán)水式真空泵（河南鞏義英峪予華儀器廠）、Nicolet IR200傅立葉紅外光譜儀（美國Thermo Ni公司）

3 結論

（1）通過單酯化反應、雙酯化反應和磺化反應，得到了1，4-丁二醇雙琥珀酸八氟戊醇雙酯磺酸鈉，其較佳的工藝條件是：單酯化反應：馬來酸酐與八氟戊醇摩爾比為1.2∶1.0，加入占馬來酸酐質(zhì)量1%的無水乙酸鈉，反應時間為4h，反應溫度為80℃，單酯化率為88.6%；雙酯化反應：八氟戊醇馬來酸單酯與1，4-丁二醇的摩爾比為2.1∶1.0，占八氟戊醇馬來酸單酯質(zhì)量1.5%的對甲苯磺酸催化劑，反應溫度為160℃，反應時間為7h，雙酯化率88.7%；磺化反應：NaHSO3與1，4-丁二醇雙馬來酸八氟戊醇雙酯摩爾比為2.2∶1.0，反應溫度為100℃，反應時間為6h，磺化率為87.5%。用亞甲基藍法測定陰離子活性物含量為35.8%。此合成工藝成本低、原料易得、工藝簡單。

（2）對產(chǎn)物的表面張力進行了測量，表面張力為28.6 mN·m-1，臨界膠束濃度為0.005 g/L。結果表明1，4-丁二醇雙琥珀酸八氟戊醇雙酯磺酸鈉具有良好的表面活性。

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Abstract：With eight fluorine amyl alcohol，maleic anhydride and 1，4-butanediol as raw material，a new Gemini surfactants of sodium glycol bis-octafluoropentyl sulfo succinate was synthesized.The optimal reaction conditions were obtained through experiments as follow，for single esterification reaction，the molar ratio of maleic anhydride to eight fluorine amyl alcohol was 1.2∶1.0，with anhydrous sodium acetate accounted for 1% of the mass of maleic anhydride as catalyst，reaction temperature e was 80℃ and reaction time was 4h；for the double-esterification reaction，the molar ratio of eight fluorine amyl alcohol maleic acid monoester to 1，4-butanediol was 2.1∶1.0，with p-toluenesulfonic acid accounted for 1.5% of the mass of octafluoropentanol maleic acid monoester as catalyst，reaction temperature was 160℃ and reaction time was 7h；for sulfonation reaction：the molar ratio of NaHSO3 to 1，4-butanediol bis-maleic acid octafluoropentanol diester molar ratio was 1.0∶2.2，the reaction temperature was 100℃ and the reaction time was 6h.Determination of the final product performance，surface tension：28.6 mN m-1，CMC∶0.005 g/L.

Key words：maleic anhydride；octafluoropentanol；1，4-butanediol；sodium 1，4-butanediol bis-octafluoropentyl sulfo succinate

責任編輯 祁秀春