十二烯基丁二酸單二乙醇酰胺單羧酸鈉的合成

2023-01-03 03:34:56王豐收

印染助劑 2022年11期

陶源，張威，王豐收

（上海發(fā)凱化工有限公司，上海 201505）

十二烯基丁二酸（T746）一般被用作防銹油潤滑油添加劑，使用具有局限性。二乙醇胺可以與十二烯基丁二酸進(jìn)行酰胺化反應(yīng)生成十二烯基丁二酸二乙醇酰胺，目前國內(nèi)外大多集中于二乙醇酰胺和脂肪酸多酰胺的研究上，或者在此基礎(chǔ)上合成緩蝕劑［1-2］，而將其作為表面活性劑的研究則較少［3］。本實(shí)驗(yàn)采用二乙醇胺與十二烯基丁二酸進(jìn)行反應(yīng)，得到十二烯基丁二酸單二乙醇酰胺單羧酸鈉鹽表面活性劑，并測定其理化性能和應(yīng)用性能。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑與儀器

試劑：十二烯基丁二酸（酸值320 mgKOH/g，錦州圣大化學(xué)品有限公司），二乙醇胺、NaOH、液體石蠟（分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司），C12～14脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO9，中輕日化科技有限公司）。

儀器：羅氏泡沫儀（中國日用化學(xué)工業(yè)研究院有限公司），Nicolet 6700 紅外光譜儀（美國Thermo fisher公司），K12 表面張力儀（德國KRüSS 公司），不銹鋼金屬試片［80 mm×60 mm×（0.15～2.00）mm］、45#鋼片、HT200 鑄鐵、LY-12 硬鋁、H62 黃銅片、1Cr18Ni9Ti不銹鋼片（天津?yàn)I海金永金屬試片有限公司），KV300DV型數(shù)控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司），GL224I 型精密4 位天平［Sartorius（北京）有限公司］，PHS-3C型pH計（上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司）。

1.2 十二烯基丁二酸單二乙醇酰胺單羧酸鈉的制備

將十二烯基丁二酸及自制催化劑加入三口燒瓶中，用氮?dú)庵脫Q體系內(nèi)的空氣，抽真空，加熱至70 ℃，將二乙醇胺［n（十二烯基丁二酸）∶n（二乙醇胺）=1.1∶1.0］滴加入其中，保持70～80 ℃反應(yīng)30 min 后，升溫，控制反應(yīng)溫度為140～145 ℃，真空下脫水，在反應(yīng)過程中每隔30 min 取樣測定酸值（參照GB 9104—2008《工業(yè)硬脂酸試驗(yàn)方法》進(jìn)行測定），反應(yīng)3.5 h 后，測得酸值為57.5 mgKOH/g，加入32%液堿中和pH為9.8（5%水溶液），即得到十二烯基丁二酸單二乙醇酰胺單羧酸鈉溶液，記為DSAMM。合成路線如下：

1.3 測試

1.3.1 紅外光譜

采用紅外光譜儀進(jìn)行表征，KBr壓片。

1.3.2 耐堿性

參照GB/T 5556—2003《表面活性劑耐堿性測試法》進(jìn)行測試。

1.3.3 表面張力

用去離子水配制0.1%和1.0%的表面活性劑水溶液，室溫［（25.0±0.1）℃］下靜置24 h，采用表面張力儀測定表面張力（γ），繪制γ-logc曲線，確定臨界膠束濃度（cmc）以及cmc下的表面張力（γcmc）。

1.3.4 泡沫性能

參照GB/T 7462—1994《表面活性劑發(fā)泡力的測定改進(jìn)Ross-Miles 法》進(jìn)行測試。

1.3.5 潤濕性能

參照GB/T 11983—2008《表面活性劑潤濕力的測定浸沒法》進(jìn)行測試。

1.3.6 乳化性能

在（25.0±1.0）℃下將40 mL 1 g/L 表面活性劑水溶液和等體積的0.15%液體石蠟（或大豆油）置于100 mL 具塞量筒中，上下劇烈振蕩5 次后靜置，記錄分出10 mL水相所需的時間，測試3次，取平均值。

1.3.7 去油性能和防銹性能［4］

試片的制備和涂油：試片用砂紙打磨至光亮后，以脫脂棉用石油醚清洗2 遍，再使用室溫及55 ℃無水乙醇各清洗1 遍，用熱風(fēng)吹干，置于干燥器中冷卻，稱質(zhì)量（精確到0.1 mg），此質(zhì)量記為m1。將潤滑油加熱至50 ℃，浸入試片，1 min 后垂直取出，置于室內(nèi)自然環(huán)境7 天，70 ℃老化2 h，刮去試片底部聚集的油滴，常溫放置2 h，試片稱質(zhì)量m2，m2-m1為涂油污量。

清洗性能：參照J(rèn)B/T 4323.1—1999《水基金屬清洗劑》進(jìn)行測試。

去油率：將試片超聲清洗5 min 后用蒸餾水漂洗，用500 mL（30±2）℃的蒸餾水?dāng)[洗5 次，取出試片，在（70±2）℃烘箱中烘干并稱質(zhì)量m3，m2-m3為清洗掉的油污量。按照下式計算清洗劑的除油能力（p）：

防銹性能：將試片清洗后用鉛筆畫格，用圓頭玻璃棒蘸取清洗液，準(zhǔn)確滴入3 個網(wǎng)格內(nèi)，將試片放入濕潤槽隔板上，加蓋后置于35 ℃恒溫箱中，24 h 后觀察銹蝕情況。

腐蝕性：將盛有500 mL 清洗劑溶液的搪瓷藥物缸放入恒溫水浴鍋中，于（70±2）℃條件下恒溫。將試片置于（35±2）℃干燥箱中干燥30 min，冷卻，稱質(zhì)量m4。將試片吊掛全浸于試液中，每個缸中放入LY12硬鋁試片以及45#鋼片各1 片，分別在2、4 h 后取出，用蒸餾水?dāng)[洗10次，再用無水乙醇脫水和熱風(fēng)吹干，檢查試片外觀后置于干燥箱中干燥，冷卻后稱質(zhì)量m5，觀察試片外觀并計算腐蝕量Δm=m4-m5，要求Δm小于等于2 mg。

2 結(jié)果與討論

2.1 紅外光譜

十二烯基丁二酸單二乙醇酰胺單羧酸鈉紅外光譜圖如圖1所示。

圖1 十二烯基丁二酸單二乙醇酰胺單羧酸鈉紅外光譜圖

由圖1 可以看出，3 419.8 cm-1處為—OH 吸收峰，1 725 cm-1處為羧酸鈉的伸縮振動峰，1 622.6 cm-1處為酰胺的伸縮振動峰，1 567.1 cm-1附近為C—N 伸縮振動吸收峰，1 458.3 cm-1處為—CH2—伸縮振動峰，1 403.8 cm-1處為偕二甲基峰［5］，表明產(chǎn)品為目標(biāo)物。

2.2 表面活性

由圖2 可以看出，十二烯基丁二酸單二乙醇酰胺單羧酸鈉的cmc 為8.7 mg/L，γcmc為32.4 mN/m，可見產(chǎn)物具有較低的臨界膠束濃度和表面張力，表面活性較高。

圖2 十二烯基丁二酸單二乙醇酰胺單羧酸鈉γ-log c曲線

2.3 乳化、潤濕和泡沫等性能［6］

十二烯基丁二酸單二乙醇酰胺單羧酸鈉可耐堿280 g/L，具有較佳的耐堿性。由表1 可看出，該產(chǎn)品的表面張力較低（0.1%時為29.05 mN/m），降低水溶液表面張力的能力優(yōu)于AEO9（0.1%時為31.17 mN/m），潤濕性能也優(yōu)于AEO9，對大豆油和液體石蠟的乳化性能略遜于AEO9，同時泡沫較低，低于AEO9，可應(yīng)用于工業(yè)清洗等要求低泡的場合。

表1 產(chǎn)品的理化性能

2.4 去油性能

配制1%的DSAMM 溶液，分別采用常溫超聲5 min、40 ℃超聲3 min 和在堿性（pH 11.5）條件下常溫超聲3 min 進(jìn)行去油性能測試，同時與AEO9、AES 進(jìn)行對比，結(jié)果如表2 所示。由表2 可以看出，DSAMM常溫下超聲5 min 可以實(shí)現(xiàn)85.0%的去油率；40 ℃下超聲3 min 可以實(shí)現(xiàn)95.3%的去油率；而在較強(qiáng)堿性條件下常溫超聲3 min，去油率達(dá)到99.5%。去油性能按由大到小的順序?yàn)镈SAMM、AES、AEO9，表明該產(chǎn)品具有優(yōu)異的去油性能，優(yōu)于AES 和AEO9，其在堿性條件下的清洗性能更佳。