專利名稱:一種陰離子型含硫Gemini表面活性劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種表面活性劑,尤其涉及一種陰離子型含辟u Gemini表 面活性劑的制備方法。
背景技術(shù):
Gemini表面活性劑因其特殊的分子結(jié)構(gòu),使它在降低表面張力的效率 與效能,以及去污、起泡性、乳化力、潤濕性等方面的性能大大優(yōu)于傳統(tǒng) 表面活性劑,成為近年日用化工、膠體與界面化學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)課題之與傳統(tǒng)的表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)相比,Gemini表面活性劑分子中含有 兩個(gè)親水基團(tuán)和兩個(gè)疏水基團(tuán),如式(I )所示的型陰離子型含硫Gemini 表面活性劑S03MR1-NA-R2S03M ( I )其中,M為Na、 K、 NH3、 Mg、 Ca等金屬元素的一種或兩種; Rl/R2為C4 - C30的烷基鏈; NA為萘、苯、甲基萘等芳烴。1971年,Bunton等人首次合成了一種陽離子型Gemini表面活性劑, 但工藝路線復(fù)雜,成本居高不下。1990年,陰離子型Gemini表面活性劑 合成,揭開了此類表面活性劑系統(tǒng)研究的序幕。中國專利185079由雙烷基聯(lián)苯與氯磺酸混合,常溫反應(yīng)6小時(shí),再 經(jīng)水解、中和制得雙烷基聯(lián)苯二磺酸鈉。中國專利101104794以二苯曱烷、二苯醚、二苯乙烷等用發(fā)煙石危酸石黃 化等工藝制得雙烷基雙磺酸鹽雙苯Gemini型含硫陰離子表面活性劑。中國專利1454208公開了 一種d(M2-烯爛混合物與芳烴在烷基化催化 劑的存在下生成烷基芳族化合物,再對(duì)烷基芳族化合物磺化,制備烷基芳 基磺酸鹽的方法。中國專利1555360公布了類似合成方法中使用了超酸催 化劑。李在均等人公開了一種用冷凍的烯烴磺酸和苯為原料在150。C反應(yīng)6 小時(shí)制得苯基十四烷基磺酸,經(jīng)中和純化后再與十四烯烴磺酸反應(yīng)制苯基 雙十四烷基二磺酸鈉Gemini表面活性劑的方法(李在均等江南大學(xué)學(xué) 報(bào)2004 419-422);李在均等公開了一種以冷凍烯烴磺酸為原料在150°C 反應(yīng)5小時(shí)制備苯基雙十四烷基二磺酸鈉等Gemini表面活性劑的工藝, 苯轉(zhuǎn)化率約95% (李在均等化學(xué)研究與應(yīng)用 2006 851-855 );康春宇等 人公開了一種以oc-十四烯為原料合成磺酸鹽型Gemini表面活性劑的工藝 (康睿春等精細(xì)與專用化學(xué)品 2006 62-64),該工藝合成磺酸鹽型 Gemini表面活性劑需要3步完成,工藝復(fù)雜。美國專利3951823介紹了一種由單烷烴/芳烴磺酸和烯烴磺酸經(jīng)多步 反應(yīng)制得Gemini型表面活性劑的方法。美國專利6043391公開了一種利用氣體S03與烯烴磺化,用磺化所 得磺酸直接與芳烴混合合成陰離子型Gemini表面活性劑的方法,使用強(qiáng) 酸作為催化劑或加入水作為助催化劑在150。C反應(yīng)4小時(shí),反應(yīng)過程中存 在水解、高溫脫水等步驟,工藝工藝復(fù)雜且能耗高、成本高。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種反應(yīng)溫度低、時(shí)間短且無須催化劑、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的 陰離子型含石克Gemini表面活性劑的制備方法。一種陰離子型含疏Gemini表面活性劑的制備方法,包括以下步驟(1) 將S03通入烯烴中進(jìn)行磺化反應(yīng)制得烯烴磺酸,所述的SCb與 烯烴的摩爾比為1.0~ 1.5:1,所述的烯烴的碳原子數(shù)為10~18;S03與稀烴反應(yīng)前經(jīng)惰性氣體或干燥空氣稀釋,稀釋后的S03的體積濃度為2~8%,使得反應(yīng)更為充分?;腔磻?yīng)溫度控制在20 80。C,反應(yīng)速度更快,得率更高。(2) 在無氧條件下,將烯烴磺酸加入芳香烴中,充分反應(yīng)后,加入 堿中和。烯烴磺酸與芳香烴的摩爾比例是2 2.5:1。芳香烴為苯、萘和曱基萘,上述原材料易得,價(jià)格低廉。 控制反應(yīng)溫度在100~150°C,反應(yīng)時(shí)間為0.5 ~4小時(shí),反應(yīng)壓力為0.01 0.4MPa時(shí),反應(yīng)速度最快,消耗能源最少;反應(yīng)后降溫至芳香烴沸點(diǎn)以下,再加入石威中和即得產(chǎn)品。堿為NaOH、 KOH、 NH3H20,中和后的PH值為6 ~ 12, NH3H2(Mt 格低廉,容易揮發(fā),對(duì)環(huán)境無污染。本發(fā)明提供的制備陰離子型含硫Gemini表面活性劑的方法,反應(yīng)溫 度較低,大大縮短了反應(yīng)時(shí)間,且無須任何催化劑或助催化劑,制造成本 低廉,芳香烴轉(zhuǎn)化率高,經(jīng)濟(jì)環(huán)保,應(yīng)用前景廣闊。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1(1) 在降膜磺化器中通入經(jīng)干燥空氣稀釋至2% (體積比)的S03 氣體15mol與lOmolCIO烯烴反應(yīng),控制反應(yīng)溫度為20。C進(jìn)行^黃化反應(yīng)制 得C10烯烴磺酸。(2) 在反應(yīng)釜中緩慢通入氮?dú)?,趕盡反應(yīng)釜釜內(nèi)的氧氣,密閉反應(yīng) 裝置,然后將步驟(1 )制得的5mo1的C10烯烴磺酸和2.5mol的萘加入 反應(yīng)釜,同時(shí)開啟升溫和攪拌裝置,控制反應(yīng)溫度為130°C,反應(yīng)4h后, 降溫至6(TC,加入NaOH溶液中和至PH等于8,攪拌均勻即得產(chǎn)品。經(jīng)分析得產(chǎn)品指標(biāo)如下萘轉(zhuǎn)化率96.6%,萘雙十烷基雙磺酸鈉 含量94.6%。實(shí)施例2(1) 在降膜磺化器中通入經(jīng)干燥空氣稀釋至8% (體積比)的S03 氣體10mol與10mold4烯烴反應(yīng),控制反應(yīng)溫度為80。C進(jìn)行磺化反應(yīng)制 得Cw烯烴磺酸。(2) 在反應(yīng)釜中緩慢通入氮?dú)?,趕盡反應(yīng)釜釜內(nèi)的氧氣,密閉反應(yīng) 裝置,然后將步驟(1 )制得的2.5mol的C14烯烴石黃酸和lmol的萘加入 反應(yīng)釜中,同時(shí)開啟升溫和攪拌裝置,控制反應(yīng)溫度為130°C,反應(yīng)2.5h 后,降溫至60。C,加入NH3H20溶液中和至PH等于6,攪拌均勻即得產(chǎn)經(jīng)分析得產(chǎn)品指標(biāo)如下萘轉(zhuǎn)化率96%,萘雙十四烷基雙磺酸銨的含 量94.3%。實(shí)施例3(1) 在降膜磺化器中通入經(jīng)干燥空氣稀釋至4% (體積比)的S03 氣體12mol與lOmol C16烯烴反應(yīng),控制反應(yīng)溫度為4(TC進(jìn)行磺化反應(yīng), 將磺化酸在50°C下存放30分鐘后,制得安定化的C16烯烴磺酸。(2) 在反應(yīng)釜中緩慢通入氮?dú)?,趕盡反應(yīng)釜釜內(nèi)的氧氣,密閉反應(yīng) 裝置,然后將步驟(1 )制得的5.5mol安定化的C16烯經(jīng)石黃酸和2.5mol 的萘加入反應(yīng)釜,同時(shí)開啟升溫和攪拌裝置,控制反應(yīng)溫度為120°C,反 應(yīng)2h后,降溫至60。C,加入KOH溶液中和至PH等于12,攪拌均勻即得產(chǎn)品。經(jīng)分析得產(chǎn)品指標(biāo)如下萘轉(zhuǎn)化率98.9%,萘雙十六烷基雙磺酸鉀的 含量94.6%。實(shí)施例4(1) 在降膜磺化器中通入經(jīng)干燥空氣稀釋至5% (體積比)的S03 氣體12mol與10molC18烯烴反應(yīng),控制反應(yīng)溫度為45。C進(jìn)行磺化反應(yīng)制 得C18烯烴磺酸。(2) 在反應(yīng)釜中緩慢通入氮?dú)?,趕盡反應(yīng)蒼爸內(nèi)的氧氣,密閉反應(yīng) 裝置,然后將步驟(1)制得的5mo1的C18烯烴磺酸和2.5mol的萘加入 反應(yīng)釜,同時(shí)開啟升溫和攪拌裝置,控制反應(yīng)溫度為150°C,反應(yīng)0.5h后, 降溫至70。C,加入NaOH溶液中和至PH等于10,攪拌均勻即得產(chǎn)品。經(jīng)分析得產(chǎn)品指標(biāo)如下萘轉(zhuǎn)化率85.4%,萘雙十八烷基雙磺酸鈉的 含量80%。實(shí)施例5(1) 在降膜磺化器中通入經(jīng)干燥空氣稀釋至4% (體積比)的S03 氣體14mol與10molC14烯烴反應(yīng),控制反應(yīng)溫度為43。C進(jìn)行磺化反應(yīng)制 得C14烯烴磺酸。(2) 在反應(yīng)釜中緩慢通入氮?dú)猓s盡反應(yīng)釜釜內(nèi)的氧氣,密閉反應(yīng) 裝置,然后將步驟(1)制得的5mo1的C 14烯烴磺酸和2.5mol的萘加入 反應(yīng)釜,同時(shí)開啟升溫和攪拌裝置,控制反應(yīng)溫度為IOO'C,反應(yīng)2.5h后, 降溫至60。C,加入KOH溶液中和至PH等于12,攪拌均勻即得產(chǎn)品。經(jīng)分析得產(chǎn)品指標(biāo)如下萘轉(zhuǎn)化率76.8%,萘雙十四烷基雙磺酸鉀含量70%。實(shí)施例6(1 )在降膜磺化器中通入經(jīng)干燥空氣稀釋至3% (體積比)的S03 氣體12mol與10molC14烯烴反應(yīng),控制反應(yīng)溫度為41。C進(jìn)行磺化反應(yīng)制 得C14烯烴磺酸。(2)在反應(yīng)釜中緩慢通入氮?dú)?,趕盡反應(yīng)釜釜內(nèi)的氧氣,密閉反應(yīng) 裝置,然后將步驟(1 )制得的6.25mol的C14烯烴磺酸和2.5mol的萘加 入反應(yīng)釜,同時(shí)開啟升溫和攪拌裝置,控制反應(yīng)溫度為120°C,反應(yīng)1.5h 后,降溫至65。C,加入NH3H20溶液中和至PH等于7,攪拌均勻即得產(chǎn)口口O經(jīng)分析得產(chǎn)品指標(biāo)如下萘轉(zhuǎn)化率96%,萘雙十四烷基雙磺酸銨的含 量94.3%。實(shí)施例7(1) 在降膜石黃化器中通入經(jīng)干燥空氣稀釋至4% (體積比)的S03 氣體12mol與10molC14烯烴反應(yīng),控制反應(yīng)溫度為41。C進(jìn)行磺化反應(yīng)制 得C14烯烴磺酸。(2) 在反應(yīng)釜中緩慢通入氮?dú)?,趕盡反應(yīng)釜釜內(nèi)的氧氣,密閉反應(yīng) 裝置,然后將步驟(1 )制得的5mo1的C14烯烴磺酸和2.5mol的曱基萘 加入反應(yīng)釜,同時(shí)開啟升溫和攪拌裝置,控制反應(yīng)溫度為140°C,反應(yīng)lh 后,降溫至50。C,加入NaOH溶液中和至PH等于10,攪拌均勻即得產(chǎn) 品。經(jīng)分析得產(chǎn)品指標(biāo)如下曱基萘轉(zhuǎn)化率85.4%,曱基萘雙十四烷基雙 磺酸納的含量80%。實(shí)施例8(1) 在降膜磺化器中通入經(jīng)干燥空氣稀釋至5% (體積比)的S03 氣體12mol與10molC14烯烴反應(yīng),控制反應(yīng)溫度為4(TC進(jìn)行磺化制得 C14烯烴磺酸。(2) 在反應(yīng)釜中緩慢通入氮?dú)?,趕盡反應(yīng)釜釜內(nèi)的氧氣,密閉反應(yīng)裝置,然后將步驟(1 )制得的5mo1的C14烯烴磺酸和2.5mol的苯加入 反應(yīng)釜,同時(shí)開啟升溫和攪拌裝置,控制反應(yīng)溫度為120°C,反應(yīng)2h后, 降溫至60。C,加入NaOH溶液中和至PH等于8,攪拌均勻即得產(chǎn)品。經(jīng)分析得產(chǎn)品指標(biāo)如下苯轉(zhuǎn)化率95.2%,苯雙十四烷基雙磺酸鈉的 含量94.2%。
權(quán)利要求
1.一種陰離子型含硫Gemini表面活性劑的制備方法,包括以下步驟(1)將SO3通入烯烴中進(jìn)行磺化反應(yīng)制得烯烴磺酸,所述的SO3與烯烴的摩爾比為1.0~1.5∶1,所述的烯烴的碳原子數(shù)為10~18;(2)在無氧條件下,將烯烴磺酸加入芳香烴中,充分反應(yīng)后,加入堿中和。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于所述的S03與烯烴反應(yīng) 前經(jīng)惰性氣體或干燥空氣稀釋,稀釋后的S03的體積濃度為2 ~ 8%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于所述的步驟(1)中的磺 化反應(yīng)溫度為20~80°C。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于所述的步驟(2)中烯烴 磺酸與芳香烴的摩爾比例是2 2.5: 1。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于所述的芳香烴為苯、萘 和曱基萘。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于所述的步驟(2)反應(yīng)溫 度為100~150°C,反應(yīng)時(shí)間為0.5~4小時(shí),反應(yīng)壓力為0.01 0.4MPa。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于所述的步驟(2)中反應(yīng) 后降溫,降溫至芳烴沸點(diǎn)以下。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于所述的堿為NaOH、 KOH 和NH3H20。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于所述的步驟(2)中和后 的PH值為6~ 12。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種陰離子型含硫Gemini表面活性劑的制備方法,包括以下步驟將SO<sub>3</sub>通入烯烴中進(jìn)行磺化反應(yīng)制得烯烴磺酸,所述的SO<sub>3</sub>與烯烴的摩爾比為1.0~1.5∶1,所述的烯烴的碳原子數(shù)為10~18;在無氧條件下,將烯烴磺酸加入芳香烴中,充分反應(yīng)后,加入堿中和。本發(fā)明方法反應(yīng)溫度較低,大大縮短了反應(yīng)時(shí)間,且無須任何催化劑或助催化劑,制造成本低廉,芳香烴轉(zhuǎn)化率高,經(jīng)濟(jì)環(huán)保,應(yīng)用前景廣闊。
文檔編號(hào)B01F17/12GK101269309SQ200810060730
公開日2008年9月24日 申請日期2008年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月16日
發(fā)明者徐美貞, 朱國平, 楊新長, 宏 沈, 虎 王, 郭春偉, 瑜 陳 申請人:中輕物產(chǎn)化工有限公司