表面活性剂化学 课件 第4--6章 阴离子表面活性剂、 阳离子表面活性剂、 两性表面活性剂.pptx

第4章 阴离子表面活性剂;4.1 阴离子表面活性剂概述;4.1.1 阴离子表面活性剂的分类 ;3. 硫酸酯盐型（-OSO3Na） ;磺酸基的引入方法可以分为直接引入法和间接引入法 直接引入法：通过磺化反应直接引入磺酸基的方法 间接引入法：由于使用带有磺酸基的原料，通过磺化反应以外的其它反应引入磺酸基的方法。 ;烷基芳磺酸盐型阴离子表面活性剂中使用最广泛的是烷基苯磺酸盐，它最早是由石油馏分经过硫酸处理后作为产品并得到应用的。 烷基苯磺酸钠是目前生产和销售量最大的阴离子表面活性剂之一，其结构通式为： ;烷基苯磺酸钠类表面活性剂主要有两类产品 烷基上带有分支，通常用ABS表示，也称分支ABS或硬ABS，这类表面活性剂不容易生物降解，环境污染较为严重，具有一定的公害，目前很多品种已经被禁止使用和生产。 直链烷基苯磺酸盐，用LAS表示，也称直链ABS或软ABS，这类产品容易生物降解，不产生公害。 我国目前基本上生产和使用的都是直链烷基苯磺酸盐 ;;对于直链烷基苯磺酸钠,烷基取代基 碳原子数越少，烷基链越短，疏水性越差，在室温下越容易溶解在水中 碳原子数越多，烷基链越长，疏水性越强，越难溶解 ;烷基链中带有支链的表面活性剂的表面张力普遍较低； 在相同浓度下，十四烷基苯磺酸钠溶液的表面张力最低，其次是十二烷基苯磺酸钠。 ;直链烷基苯磺酸钠烷基碳原子数增加，表面活性剂的润湿力下降 ;相同浓度下，带有十四烷基的直链烷基苯磺酸钠发泡性能最好，泡沫高度最高，其次是十二烷基苯磺酸钠 而十八烷基苯磺酸钠由于在水中的溶解度较低，起泡性较差 ;随着直链烷基中碳原子数增多，表面活性剂洗净力逐渐提高 在不同异构体的十二烷基苯磺酸钠中，带有正十二烷基的表面活性剂洗净力最高 ;烷基芳烃是制备烷基苯磺酸盐阴离子表面活性剂的主要原料，其中主要是长链烷基苯 反应历程：酸性催化剂作用下苯的烷基化反应，即傅氏烷基化反应，其反应历程为亲电取代反应 烷基化试剂：主要为烯烃和卤代烷等 催化剂：主要是质子酸催化剂和路易士酸催化剂;反应历程 烯烃在酸性催化剂的作用下发生极化，并转变为亲电???点 以质子酸作催化剂： R－CH＝CH2 ＋ H＋ ＝ R－＋CH－CH3 以三氯化铝作催化剂： HCl ＋ AlCl3 ＝ Hδ+－Clδ-·AlCl3 RCH＝CH2 ＋ Hδ+－Clδ-·AlCl3 ＝ R－＋CH－CH3…AlCl4－;亲电质点，进攻苯环形成σ-络合物，然后脱去质子得到最终产物 以质子酸作催化剂 ;反应条件及影响因素 原材料的配比 以三氯化铝作催化剂时，苯与烯烃的物质的量比一般为1:1 以氟化氢为催化剂时，二者的物质的量比达到10:1 反应温度 以氟化氢作催化剂时，通常控制反应温度为30～40℃ 催化剂用量 以三氯化铝作催化剂时，用量不超过0.1mol/mol烯烃 用氟化氢作催化剂时，氟化氢往往大大过量 反应压力的影响 ：通常是液相反应，受压力影响较小;生产过程;1. 反应历程 氯化烷烃在三氯化铝的作用下发生极化，形成离子络合物 R＋…AlCl4－，该亲电质点进攻苯环形成σ-络合物，脱去氢质子后得到烷基苯产物;2. 反应条件及影响因素 原材料的配比：通常苯与氯代烷的物质的量比为5～10:1 反应温度：65～75℃。 催化剂用量：多数情况下三氯化铝与氯代烷烃的物质的量比为0.05～0.1:1 反应压力：使用三氯化铝作催化剂时不存在催化剂的汽化问题，但从操作方便上考虑多采用微负压下反应 ;连续塔式反应装置：与前面4.2.2.1介绍的烯烃作烷基化试剂生产烷基苯的反应装置类似 多釜串联装置：一般采用三锅串联 ;磺化试剂及其性质 磺化剂：硫酸、发烟硫酸、三氧化硫、氯磺酸、氨基磺酸、亚硫酸盐等 磺化质点 发烟硫酸硫酸：SO3 浓硫酸:H2S2O7；随着磺化反应的进行和水的生成，当硫酸浓度降低至80～85%时，则磺化质点以H3SO4+为主;2. 芳烃的磺化反应历程和动力学 三氧化硫:纯液态时大部分为三聚物,当使用四氯化碳、三氯甲烷等对质子呈惰性的无水溶剂时，主要以单体形式存在 反应速率υ ＝ k[ArH][SO3] 发烟硫酸:磺化质点主要是SO3 反应速率υ ＝ k[ArH][SO3][H+] 浓硫酸或浓度为85～95%的硫酸:亲电质点主要是H2S2O7 反应速率υ ＝ k[ArH][H2S2O7] 浓度低于85%的硫酸:磺化质点主要是H3SO4+ 反应速率υ ＝ k[ArH][H3SO4+] ;反应历程：经过σ-络合物的两步历程 第一步，磺化亲电质点进攻苯环，与其结合生成σ-络合物