不饱和脂肪酸低碳醇酯经硫酸化,再经中和后,也可得到硫酸酯盐型表面活性剂。常用产品有油酸丁酯、蓖麻酸丁酯的硫酸化产物。合成反应式如下:
CH3(CH3)7CH=CH(CH2)7COOC4H9+H2SO4② +NaOH① CH3(CH2)7CHCH2(CH2)COOC4H9OSO3Na
四、磷酸酯盐类表面活性剂
磷酸酯盐类表面活性剂包括烷基磷酸酯盐和烷基聚氧乙烯醚磷酸酯盐,均有单酯和双酯。结构如下:
OROPOMOMRO(CH2CH2O)n
ROROOPOMOMOPOMOPOM
RO(CH2CH2)nRO(CH2CH2)n 单酯 双酯
式中M为反离子,可以是K、Na、二乙醇胺、三乙醇胺等。
磷酸酯盐的性能和用途
磷酸酯盐类表面活性剂的溶解度随着疏水基链长的增加而下降,聚氧乙烯醚基的引入可增加其水溶性,单酯的溶解度大于双酯。单烷基磷酸酯盐的表面张力比双酯高,并随烷基碳原子数的增加而下降。双酯的去污力大于单酯。磷酸酯盐类表面活性剂具有较好的生物降解性。
磷酸酯盐的合成
磷酸酯盐由脂肪醇和脂肪醇聚氧乙烯醚经磷酸化,再中和后制得。常用的磷酸化试剂:五氧化二磷、焦磷酸、三氯化磷、三氯氧磷。
脂肪醇和五氧化二磷反应制备烷基磷酸酯盐是工业生产中最为常见的方法。合成反应式如下:
P2O5+4ROH2ROROOPOH+H2OOP2O5+2ROH+H2OO2ROPOHOHP2O5+3ROH以PCl3为磷酸化试剂
ROPOH+OHROROOPOH
异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯(耐碱渗透剂)
投料比
以P2O5为磷酸化试剂,它与C8H17(EO)4OH进行酯化反应可生成单酯、双酯和三酯的混合物。投料比n(C8H17(EO)4OH):n(P2O5)在2:1与4:1之间,当配比在2:1时单酯多,配比在4:1时双酯多。为了使合成的产品中有更多的单酯,采用投料比n(C8H17(EO)4OH):n(P2O5)=2:1。
环氧乙烷加成量的选择 一般来讲,增加亲水部分的环氧乙烷可提高渗透剂的耐碱性和浊点。对聚氧乙烯醚类表面活性剂,当环氧乙烷的聚合度约为其疏水基的碳数的半数时具有较好的渗透性和润湿性,当环氧乙烷的聚合度大于其疏水基的碳数的半数时其润湿性增加而渗透性降低,当环氧乙烷的聚合度小于其疏水基的碳数的半数时其润湿性和渗透性均降低。由于异辛醇的碳原子数为8,因此选用环氧乙烷聚合度为4。
阳离子表面活性剂
1、胺盐类阳离子表面活性剂
2、烷基季铵盐类阳离子表面活性剂
脂肪胺的制备
工业上制造脂肪胺是以油脂中脂肪酸为原料分两步进行的,先将脂肪酸与氨反应脱水制成脂肪腈,脂肪腈在镍催化剂存在下,加氢还原生成脂肪胺。合成反应式如下:
RCOOH+NH3RCONH2+H2O
RCONH2RCNNi+H2O
RCN+2H2RCH2NH2
RNH2+2HCHO+2H2catRN(CH3)2+2H2O ROH+(CH3)2NHH2catRN(CH3)2+H2O RCH=CH2+HBr
过 氧 化 物RCH2CH2BrRCH2CH2N(CH3)2HBr RCH2CH2Br+(CH3)2NHRNH2+CH2CH2O胺盐类阳离子表面活性剂
OH230℃ -RNCH2CH2OHCH2CH2OH RNH2+CH3COOH烷基季铵盐类阳离子表面活性剂
烷基季铵盐的结构为
RNH3CH3COO+-
R1RNR3季铵化反应
R2+-Z
碱性较强的胺类亲核能力较强,季铵化反应较容易进行。一般地,胺的pKb<6时,在室温下可用碘甲烷季铵化,反应容易进行;pKb在6~10时,需在加热条件下进行季铵化反应;pKb>10时,反应很难进行。(对于烷基结构相同的卤代烷,卤原子接受电子能力愈强,愈易离去,愈有利于亲核取代进行,一般为RI>RBr>RCl>RF )
常用的烷基化试剂有氯甲烷、硫酸二甲酯、硫酸二乙酯、苄基氯、氯乙醇、环氧乙烷、高碳卤代烷等。烷基化试剂的结构对季铵化反应有较大的影响,不同的烷基化试剂的活泼性顺序如下:
ClCH2COOH> ClCH2 ClCH2CH2OH> CH3Cl>
阳离子表面活性剂1227
1227阳离子表面活性剂是由十二烷基二甲基叔胺与氯化苄反应制得的。反应式如下:
CH3RN+CH2ClC12H23CH3CH3NCH2CH3+Cl-
抗静电剂SN
抗静电剂SN是由十八烷基二甲基胺先与硝酸发生中和反应,然后再与环氧乙烷加成来制取的。反应式如下:
CH3C18H37NCH3CH3-+C18H37NHNO3+CH2CH2OCH3CH3+HNO3+C18H37NHNO3-CH3CH3C18H37NCH3+-CH2CH2OHNO3
十二烷基二甲基羟乙基氯化铵
十二烷基二甲基羟乙基氯化铵可由烷基二甲胺与氯乙醇反应制得,合成反应式如下:
C12H25NCH3CH3+ClCH2CH2OHCH3+-C12H23NCH2CH2OHBrCH3抗静电剂TM
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