一種多磺酸基多胺基表面活性劑的制備過程改進及性能表征

常越凡

（山西工程職業技術學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及性能表征

常越凡

（山西工程職業技術學院冶金工程系山西太原030009）

目前工業上應用的氨基磺酸類兩性表面活性劑只帶有一個有活性的磺酸基，表面活性較低。本文針對一種多氨基多磺酸基類表面活性劑的合成工藝進行改進，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，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。薛永強等［1］發明了一種合成多氨基磺酸系兩性表面活性劑的新方法，可以引入多個磺酸基，使其具有優良的表面活性，但該方法在合成羥甲基化合物時有聚合物生成，嚴重影響目標產物的表面活性。針對這一問題，在前人工作基礎上［2］，以己二胺、甲醛和無機磺化劑（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物的聚合；改進后不僅大大簡化了工藝，而且還顯著提高了目標產物的產率。

2　實驗過程

2.1實驗原材料

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

取一定量的質量分數為38%的甲醛溶液、蒸餾水依次置于三口瓶中，用NaOH調節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，用鹽酸調節pH至1.0～2.0，攪拌反應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物粗品，后在pH為7～8環境下減壓蒸餾，析出白色固體，干燥，得最終產物。

2.3表征方法

N-羥基化合物羥基含量的測定采用酰化法滴定羥基［3］；采用溴酚藍法定性對所得表面活性劑類型進行定性表征；采用川上法測定表面活性劑的HLB值，將親油基和親水基的摩爾質量分別用M0和Mw表示（整個摩爾質量=M0+Mw）。計算公式為：HLB值=7+11.7；用最大起泡法和電導率法［4］分別測定表面張力和臨界膠束濃度（CMC）。

3　結果與討論

3.1甲醛溶液濃度對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數

制備N-羥甲基化合物的過程中，甲醛溶液的濃度對產率影響較大。從表1可以看出，如果甲醛溶液濃度較高，產物會呈現泡沫狀，檢測到的羥基的個數越多，說明產物發生了聚合。當甲醛濃度越低，聚合程度越低，羥基的個數越接近理論值。因此，在反應過程中應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構及性能的測定

3.2.1溴酚藍法定性表征

通過實驗得到加入溴酚藍試劑的表面活性劑最終溶液顏色呈現淺藍紫色且略顯藍紫色熒光，可證明產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，從這里計算的HLB值來看，己二胺四甲基磺酸鈉有優良的分散效果，適合作乳化劑。

3.2.3表面張力的測定

24℃的恒溫條件下，用最大起泡法測定表面張力儀測定合成產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）

以電導率為縱坐標，濃度為橫坐標作圖得到采電導率-濃度曲線，曲線轉折點即為對應的臨界膠束濃度。由此可得，己二胺四甲基磺酸鈉的CM C值為34.35 mmol/L。

4　結語

本工作以己二胺、甲醛和無機磺化劑（NaH SO3或Na2SO3）為原料，合成出多氨基磺酸系兩性表面活性劑，由于實驗所用的胺碳鏈較低，其羥甲基和磺化反應可以連續進行，因此反應收率很高，合成工藝綠色、經濟。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化參考價值。

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

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

［3］唐培堃.精細有機合成化學及工藝學［M］.天津：天津大學出版社，1993.

［4］王文波，劉玉芬，申書昌.表面活性劑實用儀器分析［M］.化學工業出版社，2000：04.

常越凡，山西工程職業技術學院，冶金工程系，從事工業分析與檢驗領域的教學工作。