烷基磺酰氯是一種應(yīng)用較為泛的有機(jī)化工產(chǎn)品。傳統(tǒng)的方法是以220～230度餾程的平均碳原子數(shù)為16的正構(gòu)烷氫為原料,在紫外光的催化作用下,通入氯氣和二氧化硫氣體進(jìn)行自由基取代反應(yīng)生成各種規(guī)格和不同用途的磺酰化產(chǎn)品。其反應(yīng)方程式如下:
烷基磺酰氯之所以用途廣泛,主要是由于其分子鏈上帶有相當(dāng)活潑的氯原子,很容易和其他親核試劑進(jìn)行親核取代反應(yīng)而生成各種有用的表面活性劑,這些表面活性劑在日用化工､紡織印染､制革､造紙､塑料､橡膠､采礦等工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。
1 烷基磺酰氯的技術(shù)指標(biāo)
在烷基磺酰氯的合成中,整個(gè)烷基磺酰化反應(yīng)是比較復(fù)雜的,反應(yīng)產(chǎn)物包括單磺酰氯､鹵代單磺酰氯､鹵代多磺酰氯､氯化氫以及未反應(yīng)的原料等。其反應(yīng)程度不同,各種組分的含量也不相同。一般來說,烷基磺酰氯根據(jù)反應(yīng)深度不同,可以分為如下3種主要產(chǎn)品:
M80:反應(yīng)制烷基磺酰氯含量在70～80之間。由于反應(yīng)時(shí)間長,副產(chǎn)物多,磺酰氯和氯代烷也多,此類產(chǎn)品質(zhì)量差,主要用做洗滌劑原料,但作為皮革鞣劑,因烷基磺酰氯含量較高,卻具有較好的鞣制作用。
M50:反應(yīng)制磺酰氯含量在50%左右。由于反應(yīng)時(shí)間較M80短,單烷基磺酰氯含量較高副產(chǎn)物較少,所以用作洗滌劑原料質(zhì)量比M80好。其次,M50也是制取優(yōu)質(zhì)制革用乳化劑､勻染劑的原料。
M30:反應(yīng)制磺酰氯含量在30%左右。由于反應(yīng)時(shí)間短,反應(yīng)深度淺,與M80和M50相比,單烷基磺酰氯含量最高,所以用作據(jù)氯乙烯合成的乳化劑。其次,用作洗滌劑原料。但因其反應(yīng)深度淺,產(chǎn)品中有大量未反應(yīng)的中性油存在,回收工藝復(fù)雜,產(chǎn)量低,損耗大,成本比較高。其不同產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)如表1所示:
由表1可知,反應(yīng)程度低,未反應(yīng)的石油烴含量很高,反應(yīng)程度就過高,各種副產(chǎn)物含量高,從合成表面活性劑的角度來考慮,宜選用M50作為合成原料。
2 烷基磺酰氯衍生物表面活性劑的合成及在皮革中的應(yīng)用
2.1 陰離子型的烷基磺酰氯衍生物表面活性劑的合成及在皮革中的應(yīng)用
2.1.1 磺酸鹽型的烷基磺酰氯衍生物表面活性劑
磺酸鹽型的烷基磺酰氯衍生物表面活性劑的主要產(chǎn)品為烷基磺酸鈉,它是我國比烷基苯磺酸鈉發(fā)展更早的一種陰離子型的表面活性劑。其具有很強(qiáng)的表面活性,在堿性､中性及弱酸性溶液中較穩(wěn)定,在硬水中具有良好的潤濕､乳化､分散､發(fā)泡和去污能力。容易被生物降解。化學(xué)結(jié)構(gòu)為C16H33SO3Na。
該產(chǎn)品的傳統(tǒng)工藝為烷基磺酰氯經(jīng)濃堿溶液進(jìn)行皂化,脫去皂化液中的鹽及未反應(yīng)的石油烴,可得到濃度為20%～25%的烷基磺酸鈉,其反應(yīng)式為:
由于反應(yīng)中副產(chǎn)物較多,影響產(chǎn)品質(zhì)量。目前,較先進(jìn)的磺氧化法是近年來發(fā)展起來的新方法,它是將正構(gòu)烷烴直接與二氧化硫､氧氣在外加能量或引發(fā)劑的激發(fā)下生成烷基磺酸鈉的一種方法。其工藝流程短,設(shè)備簡單､能耗低､產(chǎn)品質(zhì)量好,是制造性能良好的軟性洗滌劑的一條新途徑。反應(yīng)式為:
在應(yīng)用方面,烷基磺酸鈉與其它助劑配合,用作日用洗滌劑和工業(yè)洗滌劑,在紡織印染中可用作滲透劑或勻染劑。其次也可用作羊毛脫脂劑､纖維柔軟劑､皮革脫脂劑､毛皮脫脂劑及造紙助劑等。
另外,烷基磺酸銨也是一種重要的磺酸型烷基磺酸氯衍生物表面活性劑,與烷基磺酸鈉相比,它具有優(yōu)異的乳化能力及滲透性能,其反應(yīng)式如下:
烷基磺酸銨制備反應(yīng)步驟簡單,操作易掌握,近年來發(fā)展很快。該產(chǎn)品除用作日用洗滌劑外,可用作紡織印染中的滲透劑。目前,其應(yīng)用方面研究最多的是用作皮革合成加脂劑中的乳化劑,由于價(jià)格及其它因素,我國皮革化工生產(chǎn)在近15a來已逐步用烷基磺酰胺代替了烷基磺酰胺乙酸鈉,用來生產(chǎn)合成加脂劑。
2.1.2 羧酸鹽型
這類陰離子型的烷基磺酰氯性表面活性劑,能顯著的降低水的表面張力,具有良好的潤濕､乳化能力,其常見產(chǎn)品如下:
M65:它是由烷基磺酰經(jīng)氨化后,用燒堿和氯乙酸縮合而得到的產(chǎn)物,其主要成分為烷基磺酰胺乙酸鈉,化學(xué)式為:
該產(chǎn)品經(jīng)精制純化后可用做洗滌劑,一般產(chǎn)品可直接作為皮革加脂劑和纖維柔軟劑,由于其活性基較多,可以和膠原纖維良好結(jié)合,所以可用來制備性能優(yōu)良的結(jié)合性皮革加脂劑。
新雷米邦A(新613洗滌劑):這是一種新型的表面活性劑,它是由烷基磺酰氯代替油酰氯和水解氨基酸縮合而成的一種新產(chǎn)品。該產(chǎn)品在硬水或堿性溶液中很穩(wěn)定,并具有一定的耐酸能力,其反應(yīng)方程式如下:
該產(chǎn)品由于含有氨基酸結(jié)構(gòu),所以與皮膚及毛很好的親合力。精制純化后可用作日用洗滌劑和日用洗發(fā)護(hù)膚用品。一般產(chǎn)品可直接用作工業(yè)洗滌劑,皮革脫脂劑等。
2.2 陽離子型的烷基磺酰氯衍生物表面活性劑的合成及在皮革中的應(yīng)用
2.2.1 將烷基磺酰氯和液氨生成的烷基磺酰胺與醛､吡啶及鹽酸反應(yīng),可制得烷基磺酰吡啶氯化銨。反應(yīng)如下:
這是一種新型陽離子型的表面活性劑,具有良好的滲透､乳化性能,純化后的產(chǎn)品可用作殺菌性的洗滌劑。一般產(chǎn)品可直接用于配制陽離子型的皮革加脂劑。
烷基磺酰能夠和乙撐多胺反應(yīng)衍生為多胺基的烷基磺酰胺類表面活性劑。反應(yīng)如下:
這是一種陽離子型的表面活性劑,純化后作乳化劑､洗凈劑､抗靜電劑。在酸性介質(zhì)中和其他油脂復(fù)配后可制成陽離子型的皮革加脂劑。它可用硫酸二甲酯進(jìn)行季銨化反應(yīng),亦可生成季胺型陽離子表面活性劑,可直接在中性介質(zhì)條件下制備加工陽離子皮革加脂劑。
2.3 兩性烷基磺衍生物表面活性劑的合成及在皮革中的應(yīng)用
將上述多氨基烷基磺酰胺類物質(zhì)進(jìn)一步與氯乙酸縮合可獲得一類兩性的表面活性劑。反應(yīng)式如下:
這類兩性的表面活性劑具有很好的去污能力和乳化性能,可在酸性或堿性條件下使用,由于其結(jié)構(gòu)中含有多種活性基因,對(duì)皮膚及毛發(fā)有良好的親合性,可用來制備日用洗發(fā)香波及護(hù)膚產(chǎn)品。另外,可以用作兩性皮革加脂劑。
綜上所述,由于烷基磺酰素分子鏈上帶有活潑的氯原子,很容易和其它親核劑進(jìn)行親核取代反應(yīng),衍生出一系列具有活性的物質(zhì),用途非常廣泛,具有很好的應(yīng)用前景。
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