十二烷基苯磺酸鈉的實驗室制備工藝探究

摘要：本文通過查閱目前幾種十二烷苯磺酸鈉(SDBS)的制備方法文獻，比較了四種磺化劑，發現其中的氨基磺酸磺化SDBS的方法更適用于在實驗室制備，該方法具有反應溫和安全，小劑量制備簡單快速的優點。將各種方法綜合對比后，探明了各自的利弊和應用范圍。

關鍵詞：十二烷苯磺酸鈉、實驗室制備工藝、磺化劑

1 引言

十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)是一類應用最廣的陰離子表面活性劑1，外觀為白色或淡黃色粉狀或片狀固體。難揮發，易溶于水，溶于水而成半透明溶液。具有去污2、潤濕3、發泡4、乳化5、分散6、凝聚、脫脂脫墨等性能，可直接用于配置民用及工業用洗滌用品，已成為合成洗滌劑活性物的主要品種7。

十二烷基苯磺酸鈉的制備實驗是一個比較成熟的實驗，目前有很多合成方法。其基本原理是烷基化劑和苯生成烷基苯，再經磺化、中和后制成。經過查閱資料，發現合成方法的不同點主要是其磺化劑的不同。通過探究對比分別以三氧化硫8、濃硫酸9、氯磺酸10和氨基磺酸11為磺化劑合成SDBS的四種方法，找到了以氨基磺酸為磺化劑，在烷基苯上引入磺基后，再用NaOH將磺基水解的最佳SDBS實驗室制備工藝，并對改工藝進行了重復試驗，得到了良好結果。

2實驗部分

2.1 實驗試劑及產物的物理常數

2.2實驗裝置

攪拌器、溫度計、四口燒瓶、滴液漏斗、回流冷凝器、分液漏斗、布氏漏斗、抽濾瓶、真空泵

2.3 實驗方法

2.3.1方法一

室溫空氣經壓縮、干燥、轉子流量計計量后, 通入三氧化硫發生器，發煙硫酸經計量后滴入三氧化硫發生器, 控制發生器的溫度為180士5℃ , 三氧化硫和空氣充分混合后, 經緩沖瓶通入磺化反應器中.反應器中預先加入規定量十二烷基苯, 在攪拌下連續通入三氧化硫, 控制磺化溫度為50~52℃, 達到規定的分析指標后停止反應磺化過程中排出的尾氣, 用的氫氧化鈉水溶液吸收后排空。磺化后的酸性十二烷基苯磺酸, 依次用10％的氫氧化鈉水溶液及24％氫氧化鈉水溶液中和, 即得膏狀的SDBS，中和過程應保持在微堿性條件下進行, 中和溫度應低于40℃ , 最終產品的PH值為8左右。

2.3.2方法二

通過在裝有攪拌器、溫度計、滴液漏斗和回流冷凝器的250mL四口瓶中，加入十二烷基苯35mL（34.6g），攪拌下緩慢加入質量分數98%硫酸35mL，溫度不超過40℃，加完后升溫至60～70℃，反應2h。將上述磺化混合液降溫至40～50℃，緩慢滴加適量水（約15mL），倒入分液漏斗中，靜止片刻，分層，放掉下層（水和無機鹽），保留上層（有機相）。配制質量分數10%氫氧化鈉溶液80mL，將其加入250mL四口瓶中約60～70mL，攪拌下緩慢滴加上述有機相，控制溫度為40～50℃，用質量分數10%氫氧化鈉調節pH=7～8，并記錄質量分數10%氫氧化鈉總用量。于上述反應體系中，加入少量氯化鈉，滲圈試驗清晰后過濾，得到白色膏狀產品，即為十二烷基苯磺酸鈉。

2.3.3方法三

在向裝有攪拌器和溫度計的250ml干燥四口燒瓶中，加入十二烷基苯12.5ml，冰水浴降溫。緩慢滴加相同物質的量的氯磺酸（9.3ml），控制溫度在10℃反應1.5h，將上述磺化混合液加入20ml氯仿，倒入分液漏斗中，靜止片刻，分層，放掉下層（氯仿層），保留上層，再用水沖洗，最后用質量分數10%氫氧化鈉調節pH=7~8，得到白色膏狀產品，抽濾洗滌，烘干。

2.3.4方法四

將244g(1mol)十二烷基苯置于500ml的燒杯中,加入精制的粉末狀氨基磺酸194g(2mol),羧甲基纖維素鈉75g攪拌均勻,置于水浴上加熱至95℃。保溫攪拌1小時,隨著反應的進行，反應液逐漸由粘稠變成膏狀，由乳液變成透明體,磺化反應結束將膏狀物移入1000 ml三口燒瓶中，加入90g飽和NaOH溶液，邊加邊攪拌，NH₃迅速逸出,將NH₃導入稀醋酸吸收瓶中。隨后用冷水冷卻反應液,使溫度不超過70℃,調節pH為10左右。中和結束后,在10~15mm汞柱的真空下抽真空排除殘余氨氣,約半小時左右,氨味消除,pH下降至8~9,即得白色粘稠狀產品。

3 結果與討論

本方法中成功制備了氨基磺酸的十二烷基苯磺酸鈉，產率約為 %，鑒于產物色澤泛黃。綜合考慮可能與磺化劑的用量、反應溫度有關，磺化劑與透明度、粘度等物理狀態有著很大影響，其次反應溫度影響反應速度，溫度越高、速度越快，但溫度過高反應中易產生色素物質。

4 結論

方法一制備的的十二烷基苯磺酸鈉具有高純度，高含固量的優勢，但所需設備復雜，實驗技術要求高，反應不易控制，一般用于工業生產。

方法二利用發煙硫酸磺化操作簡單，反應迅速，但是產率較低，反應結束后總有部分廢酸存在于磺化物料中。中和后生成的硫酸鈉帶入產品中，影響了它的純度，透明度低，色澤較深。

方法三利用氯磺酸磺化磺化率高，但試劑較為昂貴，且該物質不穩定遇水易爆炸，具有一定的危險性，不適宜用于實驗室制備。

方法四反應比較溫和，反應速度易于控制，但需要另加助劑。

通過綜合對比幾種SDBS制備方法，結合實驗室制備、學生操作、試劑要求等條件約束， 得到了以氨基磺酸為磺化劑，在烷基苯上引入磺基后，再用NaOH將磺基水解的最佳SDBS實驗室制備工藝。

參考文獻

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