摘要

以烷基二苯醚/烷基苯混合物為有機物料，采用氣體三氧化硫膜式磺化工藝，制備了烷基二苯醚/烷基苯混合磺酸鹽（以DL-n命名，n=3，5，7），并進行了組成分析和結構表征。測定了DL-n的靜態表面張力、耐鹽性、耐酸性、金屬腐蝕性、凈洗力，并與十二烷基苯磺酸鈉（LAS）、十二烷基二苯醚雙磺酸鈉（MADS）進行對比。結果表明：LAS的臨界膠束濃度（cmc）與cmc時的表面張力都低于DL-n系列與MADS；耐鹽性、耐酸性隨著混合磺酸鹽中MADS含量的增多而增強；隨著混合磺酸鹽中MADS含量的增加，DL-n溶液對LY12-BC2硬鋁、Z30一級鑄鐵、銅片金屬腐蝕性無顯著影響，DL-n對45號鋼、鎂片的腐蝕性低于LAS；隨著混合磺酸鹽中MADS含量的增加，DL-n對人工油污的凈洗力無顯著變化，對抗氧防銹液壓油與拉伸油的凈洗力逐漸降低。

工業直鏈烷基苯磺酸鹽（LAS）是以十二烷基苯為有機原料，經過SO3膜式磺化、中和得到的一類陰離子表面活性劑，具有良好的潤濕、泡沫、去污等性能，在民用洗滌及工業應用都具有廣泛的應用[1-3]。但是該類表面活性劑存在耐堿性差、抗硬水能力差等缺點，在一些應用領域使用受到限制。十二烷基二苯醚雙磺酸鹽（MADS）是分子中含有雙親水基官能團的陰離子表面活性劑，具有優異的耐強酸、耐強堿、抗硬水能力，在20%的H2SO4、NaOH、NaCl、CaCl2溶液中具有良好的溶解性和穩定性[4-6]。MADS的制備不同于LAS，其中間體烷基二苯醚雙磺酸黏度極大，無法用傳統的SO3膜式磺化工藝，其通常以氯代烷為溶劑，液體SO3釜式磺化。該工藝中液體SO3來源受限，且產品中不可避免的殘留有有機氯，在部分場合應用受到限制。經查閱文獻在一些場合中，LAS和MADS復配使用，且兩者的磺化均屬于苯環上的磺化，因此本研究將原料烷基苯和烷基二苯醚混合，然后采用SO3膜式磺化制備烷基二苯醚/烷基苯混合磺酸鹽。對混合磺酸鹽的表面張力、耐鹽性、耐酸性、腐蝕性、凈洗力進行研究，以期為實際應用提供基礎數據。

1實驗部分

1.1試劑與儀器

烷基二苯醚/烷基苯混合磺酸鹽（以DL-n命名，n=3，5，7，其中n=3指原料中烷基二苯醚質量占3份，烷基苯質量占7份，其他同理），實驗室自制；烷基苯磺酸鈉（LAS），工業級；烷基二苯醚雙磺酸鈉（MADS），江蘇藍豐生物化工有限公司；硫酸，工業級。

Delta-8全自動高通量表面張力儀，芬蘭Kibron公司；RHBX-Ⅱ型硬表面擺洗機，中國日用化學工業研究院。

1.2 DL-n的制備

采用SO3膜式磺化工藝，改變烷基二苯醚與烷基苯的質量比，將二者混合進行磺化反應，然后用NaOH溶液中和，制得質量分數為25%的烷基二苯醚/烷基苯混合磺酸鹽，反應方程式如下：

對DL-n進行了組成分析，測定了固含量、硫酸鈉、石油醚溶解物，組成如表1所示。

表1 DL-n組成分析

其中固含量參考GB/T 19464—2014《烷基糖苷》中5.3節測定；硫酸鈉含量參考GB/T 6366《表面活性劑無機硫酸鹽含量的測定滴定法》測定；石油醚溶解物參考GB/T 11989《陰離子表面活性劑石油醚溶解物含量的測定》測定。

1.3表征

1.3.1質譜分析

通過電噴霧質譜（ESI-MS）對樣品DL-n系列進行表征。質譜為電噴霧離子源，質荷比為50~1 000，單四級桿質量分析器。以8.0 L/min的干燥氣流速、241.2 kPa的霧化室壓力、350℃的干燥氣溫度、3 000 V的毛細管電壓、50 V的源內CID電壓運行。

1.3.2紅外光譜分析

使用VERTEX 70FT型紅外光譜儀對DL-n系列進行表征，烷基二苯醚/烷基苯混合磺酸鹽在真空干燥箱中完全干燥后，與KBr混合并制成壓片，在分辨率為4 cm-1的條件下連續掃描16次。

1.4性能測試

1.4.1靜態表面張力的測定

用去離子水配制待測表面活性劑溶液，在25℃下使用Delta-8型自動表面張力儀連續法測量其表面張力。實驗開始前，使用表面張力為（72.0±0.2）mN/m的蒸餾水對儀器進行校準。

1.4.2耐鹽性

配制10 g/L的待測表面活性劑溶液，向玻璃樣口瓶中加入1 mL表面活性劑溶液，再分別加入不同質量濃度的NaCl溶液，最后用蒸餾水補至10 mL。搖勻靜置一夜，在25℃下用Cary5000分光光度計對溶液進行透光率的測量。