膠體化學第四章第四節(jié)

1、磺酸鹽與磺化反應磺酸鹽的化學通式為R-SO3Na，碳鏈中的碳原子數(shù)在8—20之間。磺酸鹽易溶于水，在酸性溶液中不發(fā)生水解，有良好的發(fā)泡和洗滌作用。這類表面活性劑主要用于生產(chǎn)洗滌劑。磺化反應：有機化合物分子個引入-SO3基團的反應稱為磺化反應。得到的產(chǎn)物是磺酸化合物RSO3H或ArSO3H)。工業(yè)上常用的磺化劑有硫酸、發(fā)煙硫酸、三氧化硫和氯磺酸。§4.4陰離子表面活性劑

1、磺酸鹽（1）烷基苯磺酸鹽：這類表面活性劑的化學通式為CnH2n+1-Ar-SO3Na。其性能比較全面，去污、起泡、乳化、潤濕等性能均良好。其潤濕性能以直鏈C10最好，起泡性能以C14最好，去污性能以C18最好。其中常用的是十二烷基苯磺酸鈉?！?.4陰離子表面活性劑早期生成是以丙烯為原料齊聚反應生成四聚丙烯，再與苯縮合得到支鏈十二烷基苯，然后用發(fā)煙硫酸磺化、堿中和即得支鏈十二烷基苯磺酸鈉，簡稱TPS，其結(jié)構(gòu)如圖：

1、磺酸鹽（1）烷基苯磺酸鹽§4.4陰離子表面活性劑

TPS因帶支鏈，其生化降解性能差，用于洗滌劑，產(chǎn)生的泡沫嚴重污染了水質(zhì)，后被帶直鏈的十二烷基苯磺酸鈉（LAS）取代。LAS的生產(chǎn)是用C12的直鏈烯烴或直鏈氯烷為原料與苯縮合得到直鏈十二烷基苯，然后用SO3磺化，堿中和即得產(chǎn)品。

LAS：為白色粉末，易溶于水，具有優(yōu)良的去污、發(fā)泡及生化降解性能，大量用于洗衣粉和家用洗凈劑，也可適量配入香波中。

1、磺酸鹽（2）烷基磺酸鹽§4.4陰離子表面活性劑烷基磺酸鹽的通式為-RSO3Na為C14~C18直鏈烷烴。烷基磺酸鹽的去污力與直鏈烷基苯磺酸鹽相似，但對硬水的穩(wěn)定性和生物降解性能更好一些，且有優(yōu)良的潤濕、乳化、分散性能，它被廣泛用作纖維勻染劑、乳化劑、泡沫劑等。早期生產(chǎn)方法是在特殊反應器中在紫外線照射下，用直鏈烷烴與SO2、Cl2經(jīng)黃氯化，再用堿中和而成。如：

1、磺酸鹽（2）烷基磺酸鹽§4.4陰離子表面活性劑現(xiàn)在主要采用磺氧化生產(chǎn)。正構(gòu)烷烴鏈上伯碳原子與仲碳原子上氫原子的相對活潑性的比例為1：3，因此磺氧化法產(chǎn)物大部分為仲位取代物，反應式如下：本法不需用氯氣，副產(chǎn)物少，可簡化工藝降低成本

1、磺酸鹽（3）烷基萘磺酸鹽§4.4陰離子表面活性劑這類表面活性劑具有良好的滲透及分散性能。如滲透劑BX(丁基萘磺酸鈉，俗稱拉開粉)。它具有優(yōu)異的潤濕、滲透、乳化作用。廣泛用作紡織印染工業(yè)、造紙和色淀工業(yè)的滲透劑及潤濕劑。也用作橡膠工業(yè)的乳化劑及軟化劑。滲透劑BX的合成，是由萘與硫酸、丁醇同時進行磺化和縮合，然后用堿中和而成，反應式如下：2.硫酸酯鹽與硫酸鹽化反應§4.4陰離子表面活性劑硫酸酯鹽主要有兩類，即脂肪醇硫酸鹽和脂肪醇醚硫酸鹽，其化學通式分別為ROSO3Na和RO(C2H4O)nSO3Na，烴基中的碳原于數(shù)通常為8～18。這類表面活性別具有良好的發(fā)泡能力和洗滌能力，在硬水中穩(wěn)定，其水溶液呈中性或微堿性。硫酸酯鹽主要用于洗滌劑中。硫酸鹽化是指硫原于與氧原子相連的反應，得到的產(chǎn)物是硫酸烷酯(ROSO3H)。硫酸鹽化反應§4.4陰離子表面活性劑（1）醇、醇醚用SO3硫酸鹽化：這是制取脂肪醇硫酸酯和醇醚硫酸酯鹽的最重要反應：SO3氣體濃度為3％～4％，轉(zhuǎn)化率可達97％。（2）醇或醚用氯磺酸的硫酸鹽化：醇或醚用氯磺酸硫酸化的反應式如下

ROH十HSO3CI→ROSO3H十HCl用堿中和即得成品。硫酸鹽化反應§4.4陰離子表面活性劑（3）醇、醇醚用氨基磺酸的硫酸鹽化醇和醇醚用氨基磺酸硫酸鹽化可方便地制得相應的硫酸銨鹽，不需要再用堿中和。其應式如下：（4）—烯烴用硫酸的硫酸鹽化—烯烴與硫酸發(fā)生硫酸鹽化反應，生成仲烷基硫酸鹽。用NaOH中和即得鈉鹽。2.硫酸酯鹽與硫酸鹽化反應§4.4陰離子表面活性劑（1）脂肪醇硫酸鹽

脂肪醇硫酸鹽亦稱高級醇硫酸酯鹽，其化學通式為ROSO3Na，R為C12~C18

的直錠或帶支鏈的烷基。脂肪醇硫酸鹽由脂肪醇與濃H2SO4或氯磺酸、三氧化硫在40～50℃硫酸鹽化，再用堿或醇胺中和而成。2.硫酸酯鹽與硫酸鹽化反應§4.4陰離子表面活性劑（1）脂肪醇硫酸鹽

硫酸酯基處于烷基末端的脂肪醇硫酸鹽具有優(yōu)良的去污性、分散性、起泡力和泡沫穩(wěn)定性，而硫酸酯基處于烷鏈中間的仲醇硫酸鹽具有優(yōu)異的潤濕性、滲透性和乳化性能。十二烷基硫酸鈉（亦稱月桂醇硫酸酯鈉C12H25OSO3Na）是這類表面活性劑的主要代表。它為白色粉末，有特征氣味，易溶于水，主要用作發(fā)泡劑、洗滌劑、乳化劑和分散劑。2.硫酸酯鹽與硫酸鹽化反應§4.4陰離子表面活性劑（2）脂肪醇醚硫酸鹽脂肪醇醚硫酸鹽亦稱脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽，其化學通式為RO(C2H4O)nSO3Na。它的親水基團由-OSO3-和聚氧乙烯醚中的-O-鍵兩部分組成。脂肪醇醚硫酸鹽的合成，可用醇醚與三氧化硫或氨基磺酸反應：2.硫酸酯鹽與硫酸鹽化反應§4.4陰離子表面活性劑（2）脂肪醇醚硫酸鹽脂肪醇醚硫酸鹽比相應的脂肪醇硫酸鹽有較高的溶解度，并隨接入環(huán)氧乙烷的摩爾數(shù)增加而增大。這類表面活性劑由于具有良好的溶解性、生物降解性、去污性、起泡性和乳化性能，因此大量用于香波、化妝品、家庭及工業(yè)洗滌劑中。硫酸酯鹽陰離子表面活性劑還有硫酸化油、硫酸化脂肪酸酯、硫酸化脂肪酸等類別。3.磷酸酯鹽§4.4陰離子表面活性劑磷酸酯鹽有單酯鹽和雙酯鹽，其化學通式分別為式中R為C8~C18

的烷基，M為Na、K或而乙醇胺、三乙醇胺。3.磷酸酯鹽§4.4陰離子表面活性劑

烷基磷酸酯的合成工業(yè)上常用醇與五氧化二磷反應，再用堿中和制得烷基磷酸酯鹽。其反應式如下：由此可見，反應產(chǎn)物主要為單酯及雙酯的混合物。3.磷酸酯鹽§4.4陰離子表面活性劑

烷基磷酸酯的合成用三氯氧磷與醇反應可制取純度較高的單酯鹽。反應式如左下。用三氯化磷與醇反應可制備純度較高的雙酯鹽。反應式如右上。3.磷酸酯鹽§4.4陰離子表面活性劑磷酸脂鹽的性能與應用單酯的溶解度大于雙酯，單酯二納鹽的溶解度與相同碳鏈的脂肪醇硫酸鹽相似。磷酸酯的表面張力，單酯比雙酯高，正構(gòu)醇磷酸酯高于異構(gòu)醇，并隨烷基碳鏈的增長其表面張力下降；單脂的臨界膠束濃度一般大于雙酯；雙酯的去污性能優(yōu)于單酯；抗靜電作用以短鏈者為好，且單酯優(yōu)于雙酯。磷酸酯鹽表面活性劑易為生物降解，洗滌性能好，特別對硬表面洗凈性能更好，對酸堿有良好的穩(wěn)定性，可用于金屬的洗凈和電鍍。又由于它易溶于有機溶劑，故可與溶劑配合用作干洗洗滌劑。磷酸酯鹽還可用作乳化刑、抗靜電劑和抗蝕劑。4.羧酸鹽§4.4陰離子表面活性劑此類表面活性劑的通式為RCOOM，R為烷基，其碳原子數(shù)為8～22之間，M為Na、K等肥皂

（1）脂肪酸鹽的合成肥皂是以天然動物、植物油脂與堿的水溶液加熱皂化制得的，反應式:

R為C1～C7飽和或不飽和直鏈烷基。用NaOH皂化油脂得到的肥皂成為鈉皂，而用KOH進行皂化得到的肥皂叫鉀皂。石油化工生產(chǎn)發(fā)展后，以石油為原料合成脂肪酸，部分代替了天然油脂，節(jié)省了大量食用油，并產(chǎn)生了更多品種的羧酸鹽類陰離子表面活性劑。4.羧酸鹽§4.4陰離子表面活性劑

（2）羧酸鹽的性能與應用如鈉皂最硬、鉀皂次之、胺皂最軟。脂肪酸的碳鏈越長，飽和度越大，凝固點越高，用其制成的肥皂越硬。硬脂酸鈉除用作肥皂外，還常用作化妝品的的