十二烷二胺四甲基磺酸鈉的制備過程改進及性能表征

常越凡（山西工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 冶金工程系，山西 太原 030009）

表面活性劑(surfactant)是指加入少量能使其溶液體系的界面狀態(tài)發(fā)生顯著改變的物質(zhì)，其具有固定的親水親油基團，能在溶液的表面定向排列，使溶液表面張力顯著下降。薛永強等[1]發(fā)明了一種合成多氨基磺酸系兩性表面活性劑的新方法，該方法可引入多個磺酸基團，使其具有優(yōu)良的表面活性，但是該法在合成羥甲基化合物時有聚合物生成，嚴重影響目標產(chǎn)物的表面活性。作者針對這一問題，在前人工作的基礎(chǔ)上[2，3]對其合成方法進行改進，取得了良好效果[4]。采用類似的合成方法，以十二烷二胺、甲醛和無機磺化劑（NaHSO3或Na2SO3）為反應(yīng)物合成出十二烷二胺四甲基磺酸鈉，該方法有效地避免中間產(chǎn)物的聚合，并且目標產(chǎn)物的產(chǎn)率有了顯著提高。

1 實驗過程

1.1 實驗原材料

十二二胺，無水乙醇，甲醛溶液（38%），氫氧化鈉，亞硫酸氫鈉，鹽酸（1mol/L），去離子水

1.2 十二烷二胺四甲基磺酸鈉的合成

制備過程分三步進行：

第一步，取一定量38%的甲醛溶液，加入至裝有攪拌器、溫度計和恒壓滴液漏斗的三口瓶中，再向三口瓶中加入6倍體積的去離子水以稀釋甲醛溶液，用20%NaOH水溶液將體系pH值調(diào)節(jié)為9。按照化學(xué)計量比取己二胺，將其溶解于水中，然后將十二二胺的水溶液轉(zhuǎn)入至恒壓滴液漏斗中。在室溫條件下用恒壓滴液漏斗緩慢將十二二胺溶液滴入至三口瓶中。隨著十二二胺溶液的加入，有白色固體生成。室溫下通過滴加NaOH溶液保持體系pH不變。繼續(xù)攪拌反應(yīng)3h，得白色塊狀N-羥甲基化合物。

第二步，按化學(xué)計量比將NaHSO3溶解于水中，分批加入至三口瓶中，用鹽酸調(diào)節(jié)體系pH至1.0～2.0，室溫下維持pH繼續(xù)攪拌反應(yīng)6.0h后，冰浴下冷卻8h～10h。迅速過濾并用冰水洗滌，90℃下干燥3～4h，即得白色粉末狀氨基磺酸的酸式產(chǎn)物。

第三步，將酸式產(chǎn)物按化學(xué)計量比與NaOH固體混合置于研缽中，研磨約30min后干燥，即得最終目標產(chǎn)物——十二烷二胺四甲基磺酸鈉。

1.3 方法

表面活性劑類型用溴酚藍法進行定性表征；表面活性劑的HLB值采用川上法測定；表面張力和臨界膠束濃度（CMC）分別用最大起泡法和電導(dǎo)率法[5]測定。

2 結(jié)果

2.1 溴酚藍法定性表征

將配制的表面活性劑溶液加入至溴酚藍試劑中，最終溶液顏色呈現(xiàn)淺藍紫色且略顯藍紫色熒光，證明產(chǎn)物為兩性表面活性劑。

2.2 表面張力的測定

采用最大起泡法，在24℃恒溫條件下，測得產(chǎn)物十二烷二胺四甲基磺酸鈉的表面張力為37.11×10-3N/m3，而水的表面張力為72.13×10-3N/m3，說明該化合物表面張力值約為水表面張力值的一半。

2.3 親水親油平衡值（HLB）

將親油基和親水基的摩爾質(zhì)量分別用M0和Mw表示（整個摩爾質(zhì)量＝M0＋Mw），根據(jù)川上法,十二烷二胺四甲基磺酸鈉的HLB值＝7+11.7×lg（412/252）＝9.49

表面活性劑的親水親油平衡值決定其表面活性及用途，從這里計算的HLB值來看，十二烷二胺四甲基磺酸鈉具有優(yōu)良的分散效果，適合做O/W乳化劑。

2.4 臨界膠束濃度（CMC）

采用電導(dǎo)率-濃度曲線，曲線轉(zhuǎn)折點即為對應(yīng)的臨界膠束濃度。

圖1 十二烷二胺四甲基磺酸鹽的電導(dǎo)率-濃度曲線

由圖1可知，十二烷二胺四甲基磺酸鈉的CMC值為37.65mmol/L

3 結(jié)語

綜上所述，本工作以十二烷二胺、甲醛及無機磺化劑(NaHSO3或Na2SO3)為原料，合成出兩性表面活性劑——十二烷二胺四甲基磺酸鈉。反應(yīng)的濾液均可循環(huán)使用，合成路線符合綠色化學(xué)的要求。所合成的表面活性劑具有臨界膠束濃度大小適中、表面活性高的優(yōu)點。該法具有原料易得、條件溫和、操作簡便、產(chǎn)率較高及綠色經(jīng)濟等特點，合成技術(shù)經(jīng)濟便利，具有一定的工業(yè)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(xué)工業(yè)與工程技術(shù),2008：01.

[3]湯芝平,薛永強,趙紅,欒春暉.氨基磺酸系兩性表面活性劑的新合成法[J].化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù),2008：01.

[4]常越凡.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[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2016(9)：53-53.

[5]王文波,劉玉芬,申書昌.表面活性劑實用儀器分析[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2000：04.