表面活性剂红外光谱分析.doc

表面活性剂红外光谱分析-光谱试验 发布日期： 2008-12-30 所属类别： 常用表面活剂剖析 【摘 要】 (一)试样的准备 试样的准备是整个光谱测定中极其重要的一步，因为由杂质而引起的光谱吸收可以掩盖表面活性剂官能团的光谱吸收，或者导致吸收带的错误分布。因此试样中的无机盐，未转化的碱性物质，非表面活性物质等都应设法除去。溶剂也应尽可能地除去。特别是在接近3.0μm(约3300cm-1)和6.1μm (约1640 cm-1)的水吸收波长处有强吸收的试样，应在50℃真空烘箱中除去水分。 如果阴离子和两性表面活性剂中含有金属反离子，阳离子和两性表面活性剂中含有卤素反离子，应该用离子交换树脂处理，以除去可能干扰分析的反离子。在阳离子表面活性剂中，如果存在硫酸二甲酯或硫酸二乙酯这样一些反离子，或短链羧酸阴离子，都应尽量除去，否则会大大增大分析工作的复杂性。反离子可以从离子交换树脂柱上洗脱，并进行分析。 对于混合活性物体系可用离子交换法进行分离(见下文中注)，如果同类活性物再通过分析鉴定和官能团分析后再进行测谱，得到的情报就更确切可靠。 在某些情况下(特别是在分子中可能存在羧酸时)，可以分别获得在酸性和碱性pH下试样的红外光谱图。为此，表面活性剂水溶液的PH应该用NaOH或HCl调节至适当值，将水分蒸发干，残渣在50℃真空烘箱中细心地干燥以后再用于分析。 (二)操作步骤 如果试样不是低熔点固体，最好用KBr压片法测定。将1份经仔细碾碎了的试样与大约20份碾碎了的KBr混合(在碾磨时，可以加几点氯仿，以保证内部混合均匀)。在室温和真空下用2.06×108pa(2100kg／cm2)的压力，压成直径为10mm，厚度为1～2mm的圆片。或者用浆糊法，即将2～3mg试样用玛瑙研钵充分研细，加1～2滴白油，再碾磨5min，用不锈钢刀刮至盐片上，压上另一片盐片，放在可拆液体槽架上或专门的浆糊槽架上，即可进行测定。下列吸收带是白油引起的：3.3～3.5μm、6.8μm和7.3μm(3030～2860cm-1、约1470 cm-1和约l370 cm-1)，分析图谱时可以不予考虑。 如果试样是液体，则制成薄膜，即加l滴试样于NaCl板片上(大约D2.5×0.5cm)，用同样的板片盖上，放在支架上测定板间薄膜的光谱，通常能得到满意的结果。低熔点的固体也可用类似的方法处理：即将试样熔化后滴于板上，并盖好熔化的试样，便成为板间薄膜。 关于红外光谱仪的详细操作方法，请参考有关专门书籍。 二、光谱解析 在红外区(2-15μm)各种吸收带的位置是用波长(μm)或波数(cm-1)和它的相对强度以图形记录来测定的。有代表性的表面活性剂的红外光谱图如图1、图2、图3和图4所示。 图1阴离子表面活性剂的红外光谱图 1-硬脂酸钠（KBr法）；2-十四烷基硫酸盐（KBr法）；3-支链烷基苯磺酸钠（KBr法）；4-直链烷基苯磺酸钠（KBr法）；5-月桂聚氧乙烯醚（3EO）硫酸钠（液膜法）；6-壬基酚聚氧乙烯醚（5EO）硫酸钠（液膜法）；7-C18-α-烯基磺酸钠（KBr法）；8-链烷磺酸钠（KBr法）；9-琥珀酸乙基二酯-2’-磺酸钠（KBr法）；10-二丁基-2-羟基十四烷基磷酸三酯盐（液膜法） 图2阳离子表面活性剂的红外光谱 11-十八烷基胺（液膜法）；12-二硬脂基胺（液膜法）；13-硬脂基二乙醇胺（医药用润滑油法）；14-硬脂基二乙醇胺盐酸盐（医药用润滑油法）；15-十六烷基三甲基氯化铵（KBr法）；16-十六烷基二甲基苄基氯化铵（液膜法）；17-双硬脂基二甲基氯化铵（KBr法）；18-十六烷基吡啶氯化物（KBr法） 图3 非离子表面活性剂的红外光谱 19-月桂基聚氧乙烯醚（6EO）（液膜法）；20-壬基酚聚氧乙烯醚（9EO）（液膜法）；21-聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物（液膜法）；22-月桂酸单乙醇酰胺（KBr法）；23-月桂酸二乙醇酰胺（液膜法） 图4 两性表面活性剂的红外光谱 24-β-月桂胺丙酸（KBr法）：25-β-月桂胺丙酸钠（KBr法）；26-硬脂基二甲基胺醋酸（医药用润滑油法）；27-硬脂基二甲基胺醋酸钠（医药用润滑油法） 1.肥皂 肥皂在1568cm-1呈特征吸收。近羧基的碳链上引入吸电性基团，则特征吸收移向高波数。由羧酸盐水解为羧酸时，此吸收消失，而出现1710cm-1吸收。 2.磺酸盐和硫酸(酯)盐 在1220～1170cm-1出现宽阔的强吸收的话，则可以推断存在磺酸盐或硫酸(酯)盐。磺酸盐的最大吸收波长的波数低于1200 cm-1，硫酸(酯)盐的最大吸收波长的波数在1220 cm-1附近。在磺基的第一个碳原子上有吸电子基团时，则移向高于1200 cm-1的波数。支链和直链烷基苯磺酸除ll80 cm-1的强而宽的吸收外，还有1600、1500 cm-