摘要

以烷基二苯醚/烷基苯混合物為有機(jī)物料，采用氣體三氧化硫膜式磺化工藝，制備了烷基二苯醚/烷基苯混合磺酸鹽（以DL-n命名，n=3，5，7），并進(jìn)行了組成分析和結(jié)構(gòu)表征。測(cè)定了DL-n的靜態(tài)表面張力、耐鹽性、耐酸性、金屬腐蝕性、凈洗力，并與十二烷基苯磺酸鈉（LAS）、十二烷基二苯醚雙磺酸鈉（MADS）進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明：LAS的臨界膠束濃度（cmc）與cmc時(shí)的表面張力都低于DL-n系列與MADS；耐鹽性、耐酸性隨著混合磺酸鹽中MADS含量的增多而增強(qiáng)；隨著混合磺酸鹽中MADS含量的增加，DL-n溶液對(duì)LY12-BC2硬鋁、Z30一級(jí)鑄鐵、銅片金屬腐蝕性無顯著影響，DL-n對(duì)45號(hào)鋼、鎂片的腐蝕性低于LAS；隨著混合磺酸鹽中MADS含量的增加，DL-n對(duì)人工油污的凈洗力無顯著變化，對(duì)抗氧防銹液壓油與拉伸油的凈洗力逐漸降低。

工業(yè)直鏈烷基苯磺酸鹽（LAS）是以十二烷基苯為有機(jī)原料，經(jīng)過SO3膜式磺化、中和得到的一類陰離子表面活性劑，具有良好的潤(rùn)濕、泡沫、去污等性能，在民用洗滌及工業(yè)應(yīng)用都具有廣泛的應(yīng)用[1-3]。但是該類表面活性劑存在耐堿性差、抗硬水能力差等缺點(diǎn)，在一些應(yīng)用領(lǐng)域使用受到限制。十二烷基二苯醚雙磺酸鹽（MADS）是分子中含有雙親水基官能團(tuán)的陰離子表面活性劑，具有優(yōu)異的耐強(qiáng)酸、耐強(qiáng)堿、抗硬水能力，在20%的H2SO4、NaOH、NaCl、CaCl2溶液中具有良好的溶解性和穩(wěn)定性[4-6]。MADS的制備不同于LAS，其中間體烷基二苯醚雙磺酸黏度極大，無法用傳統(tǒng)的SO3膜式磺化工藝，其通常以氯代烷為溶劑，液體SO3釜式磺化。該工藝中液體SO3來源受限，且產(chǎn)品中不可避免的殘留有有機(jī)氯，在部分場(chǎng)合應(yīng)用受到限制。經(jīng)查閱文獻(xiàn)在一些場(chǎng)合中，LAS和MADS復(fù)配使用，且兩者的磺化均屬于苯環(huán)上的磺化，因此本研究將原料烷基苯和烷基二苯醚混合，然后采用SO3膜式磺化制備烷基二苯醚/烷基苯混合磺酸鹽。對(duì)混合磺酸鹽的表面張力、耐鹽性、耐酸性、腐蝕性、凈洗力進(jìn)行研究，以期為實(shí)際應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1試劑與儀器

烷基二苯醚/烷基苯混合磺酸鹽（以DL-n命名，n=3，5，7，其中n=3指原料中烷基二苯醚質(zhì)量占3份，烷基苯質(zhì)量占7份，其他同理），實(shí)驗(yàn)室自制；烷基苯磺酸鈉（LAS），工業(yè)級(jí)；烷基二苯醚雙磺酸鈉（MADS），江蘇藍(lán)豐生物化工有限公司；硫酸，工業(yè)級(jí)。

Delta-8全自動(dòng)高通量表面張力儀，芬蘭Kibron公司；RHBX-Ⅱ型硬表面擺洗機(jī)，中國(guó)日用化學(xué)工業(yè)研究院。

1.2 DL-n的制備

采用SO3膜式磺化工藝，改變烷基二苯醚與烷基苯的質(zhì)量比，將二者混合進(jìn)行磺化反應(yīng)，然后用NaOH溶液中和，制得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的烷基二苯醚/烷基苯混合磺酸鹽，反應(yīng)方程式如下：

對(duì)DL-n進(jìn)行了組成分析，測(cè)定了固含量、硫酸鈉、石油醚溶解物，組成如表1所示。

表1 DL-n組成分析

其中固含量參考GB/T 19464—2014《烷基糖苷》中5.3節(jié)測(cè)定；硫酸鈉含量參考GB/T 6366《表面活性劑無機(jī)硫酸鹽含量的測(cè)定滴定法》測(cè)定；石油醚溶解物參考GB/T 11989《陰離子表面活性劑石油醚溶解物含量的測(cè)定》測(cè)定。

1.3表征

1.3.1質(zhì)譜分析

通過電噴霧質(zhì)譜（ESI-MS）對(duì)樣品DL-n系列進(jìn)行表征。質(zhì)譜為電噴霧離子源，質(zhì)荷比為50~1 000，單四級(jí)桿質(zhì)量分析器。以8.0 L/min的干燥氣流速、241.2 kPa的霧化室壓力、350℃的干燥氣溫度、3 000 V的毛細(xì)管電壓、50 V的源內(nèi)CID電壓運(yùn)行。

1.3.2紅外光譜分析

使用VERTEX 70FT型紅外光譜儀對(duì)DL-n系列進(jìn)行表征，烷基二苯醚/烷基苯混合磺酸鹽在真空干燥箱中完全干燥后，與KBr混合并制成壓片，在分辨率為4 cm-1的條件下連續(xù)掃描16次。

1.4性能測(cè)試

1.4.1靜態(tài)表面張力的測(cè)定

用去離子水配制待測(cè)表面活性劑溶液，在25℃下使用Delta-8型自動(dòng)表面張力儀連續(xù)法測(cè)量其表面張力。實(shí)驗(yàn)開始前，使用表面張力為（72.0±0.2）mN/m的蒸餾水對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。

1.4.2耐鹽性

配制10 g/L的待測(cè)表面活性劑溶液，向玻璃樣口瓶中加入1 mL表面活性劑溶液，再分別加入不同質(zhì)量濃度的NaCl溶液，最后用蒸餾水補(bǔ)至10 mL。搖勻靜置一夜，在25℃下用Cary5000分光光度計(jì)對(duì)溶液進(jìn)行透光率的測(cè)量。