氨基磺酸盐范文

氨基磺酸盐范文（精选7篇）

氨基磺酸盐 第1篇

1 实验

1.1 实验原材料

对氨基苯磺酸钠:工业级,无极县宏盛化工有限公司;苯酚:工业级,南京金悦化工有限公司;甲醛:工业级,浓度36.5%,厦门第二化工厂;液碱:工业级,浓度32%,龙海市正源化工有限公司;黑液,浓度60%,重庆铜梁造纸厂;自来水。

1.2 性能测试用材料

水泥:华润牌P·O42.5水泥;细骨料:河砂,细度模数2.6~2.9,含泥量小于1%;粗骨料:碎石,粒径5~20 mm连续级配;矿物掺合料:Ⅱ级粉煤灰。

1.3 仪器设备

500 ml四口烧瓶,上海化科实验器材有限公司;JJ-1精密增力电动搅拌机,金坛市新航仪表厂;蛇形冷凝管,杭州凯弗克斯实验室设备有限公司;DZF型真空干燥箱,南京华奥干燥设备有限公司;Avatar 360型傅立叶变换红外光谱仪,美国Nicolet公司;p H计,PHS-3C型,上海中庸检验设备有限公司;NJ-160A型水泥净浆搅拌机、JJ-5型水泥胶砂搅拌机,献县天佑建筑仪器厂;水泥胶砂流动测定仪,献县天佑建筑仪器厂;单卧轴式混凝土搅拌机,HJW-30/60型,沧州科成工程仪器有限公司;压力试验机,TYE-2000B型,无锡建仪仪器机械有限公司。

1.4 合成工艺

在装有温度计、搅拌器、滴液漏斗、回流冷凝器的四口烧瓶中,加入对氨基苯磺酸钠、苯酚、水,搅拌至充分溶解,用液碱调节p H值,升温至70℃时开始滴加甲醛,滴加完毕后继续升温至80~100℃,保温缩合数小时,加入一定量的黑液后用液碱调节p H值,继续保温缩合数小时,即合成出黑液改性氨基磺酸系高效减水剂。

1.5 性能测试方法

1.5.1 水泥净浆流动度

按GB/T 8077—2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》测试水泥净浆流动度。试验水灰比为0.29,水泥用量300 g,用水量87 g,除特殊说明,均为等折固掺量。

1.5.2 水泥砂浆流动度

试验水灰比为0.48,水泥用量354 g,砂子用量785 g,用水量170 g,除特殊说明,均为等折固掺量。将称好的料倒入搅拌锅内,在水泥胶砂搅拌机上自动搅拌,结束后将料倒至放置于水泥胶砂流动测定仪上的砂浆截锥圆模中,测试水泥砂浆的流动度。

1.5.3 泌水率

泌水率测试,控制减水剂用量,使砂浆流动度为(180±5)mm,将制备的砂浆置于一定体积的容器内振实,盖住静置,前1 h内每隔10 min用吸管将泌出的水取出,后每隔20 min取水1次,按3.5 h内的总泌水量计算砂浆泌水率。

1.5.4 混凝土试验

参照GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法》和GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法》测试混凝土的性能。

1.5.5 红外光谱(IR)分析

采用液膜法,将减水剂样品在溴化钾晶片上涂上薄薄一层,在红外灯下烘干,采用Nicolet Avator 360傅立叶红外光谱仪进行测试。分辨率4 cm-1,MCT-B检测器。

2 结果与讨论

2.1 合成工艺对减水剂塑化效果的影响

2.1.1 对氨基苯磺酸钠用量对减水剂塑化效果的影响

对氨基苯磺酸钠分子结构中带有主导官能团磺酸基与非主导官能团氨基,苯酚分子结构中带有非主导官能团羟基,通过实验发现两者不同的配比会对产品性能有较大的影响。在其它条件相同的情况下,对氨基苯磺酸与苯酚的摩尔比对合成产物塑化效果的影响见图1。

从图1的净浆实验和砂浆实验可以看出,在其它条件相同的情况下,当n(对氨基苯磺酸)∶n(苯酚)=0.60时,减水剂的塑化能力最强,掺减水剂的净浆和砂浆的流动度最大。这是因为,氨基磺酸盐减水剂本身是一种高分子表面活性剂,可用亲水亲油平衡值来表示其亲水性。在水泥浆体系中其同系化合物必定有一个化合物恰好能达到亲水和亲油的平衡,达到这种平衡便能产生最佳减水效果。当对氨基苯磺酸钠用量进一步增大时,对氨基苯磺酸钠上的氨基与甲醛在碱性条件下有可能发生副反应,进一步交联,导致产品的分散性能下降。

2.1.2 甲醛用量对减水剂塑化效果的影响(见图2)

从图2可以看出,当n(甲醛)∶n(对氨基苯磺酸钠+苯酚)=1.14时,掺减水剂的净浆和砂浆的初始流动度最大。这是因为,当甲醛与(对氨基苯磺酸钠+苯酚)物质的量相当时,主要产物为邻羟甲基苯酚和对羟甲基苯酚,前者多于后者;当甲醛的物质的量大于(对氨基苯磺酸钠+苯酚)时,生成多元羟甲基酚;如果甲醛与(对氨基苯磺酸钠+苯酚)的物质的量比小于1时,则不能生成足够的羟甲基,使缩合反应不能继续进行。因此,要获得足够相对分子质量的缩合物,甲醛用量必须超过(对氨基苯磺酸钠+苯酚)的用量。

氨基磺酸盐减水剂的缩合反应是一个相当复杂的过程,其相对分子质量的大小对其塑化效果的影响很大,甲醛过量有可能导致大量的三羟甲基酚生成,交联反应加快,磺化度降低,从而影响其塑化效果。因此,只有甲醛与(对氨基苯磺酸+苯酚)的摩尔比适当时,才能获得性能较好的减水剂。

2.1.3 保温时间对减水剂塑化效果的影响

通常高效减水剂的性能与其相对分子质量密切相关,因为减水剂需要有一定的分子质量才能充分吸附在水泥颗粒表面,一般相对分子质量在1500~10 000时具有较佳的性能,而缩聚反应物的相对分子质量则随反应时间的延长而增大。保温时间对减水剂塑化效果的影响见图3。

从图3可以看出,随着保温时间的延长,掺入氨基磺酸盐减水剂的水泥净浆、砂浆流动度增大,但当保温时间继续延长,相对分子质量进一步增大,减水剂的塑化性能提高并不明显,甚至有所下降。这有可能是因为随着保温时间的延长,减水剂的分子质量增大,分子质量过大会使分子在水泥浆体中运动的速率降低,减慢吸附速度,因而也会对塑化效果产生不利影响,从图3可以看出,保温时间控制在6 h较好。

2.1.4 产物设计浓度对减水剂塑化效果的影响

设计反应物的初始浓度分别为22%、28%、34%和40%,考察在不同浓度下产物的塑化性能,试验结果见图4。

从图4可以看出,当反应物初始浓度为28%时,合成减水剂的塑化性能最佳。这是因为,反应物浓度太低时,分子之间的碰撞几率较低,合成的产物分子质量小,支链少,减水率低;反应物浓度太高时,合成产物的分子质量增大很快,容易形成网状结构,不易控制,也导致减水剂的塑化性能降低,长时间放置溶液还容易变稠。因此,只有当反应物初始浓度处于最佳时,合成的产物分子质量适中,支链多,塑化性能较好。

2.2 黑液添加量对减水剂塑化效果和泌水率的影响

按上述最佳合成参数,掺入黑液进行改性,试验时黑液添加量分别为占改性减水剂固含量质量的0、6%、12%、18%、24%。黑液添加量对减水剂塑化效果的影响见图5,对泌水率的影响见图6。

从图5(a)可以看出,当净浆、砂浆中减水剂采用等折固掺量时,水泥净浆和砂浆的流动度随着黑液添加量的增加不断降低,黑液对氨基系减水剂的改性使减水性能降低。这是由于氨基系减水剂是高效减水剂,其所带负离子基团数较多,且基团所带负电荷数较大。虽然黑液本身有部分减水效果,但远不如氨基磺酸盐减水剂,当二者共缩合后,随着黑液用量增加,减水剂中所含氨基磺酸钠的量降低,当水泥颗粒吸附减水剂阴离子大基团后,水泥颗粒所带负电荷随黑液用量的增大而降低,从而使水泥颗粒之间的静电斥力降低,最终使水泥分散性降低。

从图5(b)可以看出,当净浆、砂浆中减水剂采用等成本掺量时,水泥净浆和砂浆流动度随着黑液掺量的增加不断增大,在黑液掺量为18%时达到最大值,说明黑液在改性氨基系减水剂中含18%时,可获得最优性价比产品。

由图6可以看出,未掺黑液的样品在各个时间段的泌水率均为最高,3.5 h时砂浆泌水率达13.6%,而加入黑液缩合改性后的减水剂,砂浆泌水率有较为明显的下降,特别是黑液添加量为18%时,泌水率最低,3.5 h泌水率为7.8%。说明添加黑液改性后的减水剂泌水效果比单一氨基系减水剂有较大提高,再结合图5的净浆和砂浆试验结果可知,黑液添加量为18%时改性减水剂的效果最佳,既可以提高性价比又可以降低泌水率。

2.3 红外光谱分析

对上述一系列采用不同黑液添加量进行改性的减水剂进行红外光谱分析,结果见图7。

从图7可以看出,纯氨基磺酸盐减水剂和黑液改性的氨基减水剂特征峰出峰位置基本相同。其中,1600及1506 cm-1处的2个谱带是芳环骨架振动νC=C的特征峰;1470 cm-1处为C—H键的不对称弯曲振动,是δCH2的特征峰;进一步比较发现,添加黑液的样品,在1385 cm-1处出现了与黑液相一致的峰。1385 cm-1处是甲氧基δC—H的特征峰,这有可能是因为黑液含有木质素,1385 cm-1处是木质素大分子中与苯环相连甲氧基的δC—H特征峰。木质素主要由3种基本结构(非缩合型结构)即愈创木基结构、紫丁基结构和对羟苯基结构组成,其中愈创木基结构和紫丁基结构含有甲氧基[4]。另外,单纯的黑液样品在880 cm-1处有强烈的吸收峰,而在黑液添加量为0~24%的减水剂中,同样位置均未发现明显的吸收峰,说明添加黑液进行改性,只是黑液中的部分物质参与了接枝共聚。

2.4 混凝土应用试验

强度等级为C30的混凝土试验配合比见表1。

kg/m3

不同黑液添加量改性的减水剂对混凝土拌合物性能的影响如表2所示。分别计算出不掺黑液与掺黑液的氨基高效减水剂的成本,而后以黑液掺量为0的减水剂成本为基准,分别按降低5%与8%的成本掺入,考察黑液改性减水剂的性价比是否有提升。

试验结果发现,在同种水泥,相同水灰比时,掺有黑液的减水剂降低5%成本时,均达到了不掺黑液氨基减水剂的性能,且3 d、7 d、28 d的抗压强度值均明显超过不掺黑液氨基减水剂的强度值,其中,黑液掺量18%及24%的氨基减水剂尤为明显。对黑液掺量18%及24%的氨基减水剂继续降低8%的成本掺入,发现同样达到了不掺黑液氨基减水剂的性能,且强度有了更进一步的提高,说明添加黑液进行改性,可有效提高减水剂的性价比。

3 结语

(1)经过一系列单因素试验研究结果表明,氨基磺酸盐高效减水剂的最佳合成参数为:n(对氨基苯磺酸)∶n(苯酚)=0.60;n(甲醛)∶n(对氨基苯磺酸钠+苯酚)=1.14,合成保温时间6 h,初始浓度为28%。

(2)在最佳参数合成时,掺入一系列不同量的黑液进行改性,红外光谱分析表明,添加黑液进行改性,只是黑液中的部分物质参与了接枝共聚。

(3)净浆、砂浆试验,混凝土试验及泌水试验表明,黑液添加量为18%,其性价比及泌水效果最好,其中3 d、7 d和28 d抗压强度都有较为显著的增长。

参考文献

[1]任以伟.造纸黑液木质素的接枝改性及性能研究[D].武汉:华中科技大学,2007.

[2]罗振扬,陈杰,何明,等.木质素改性氨基系高效减水剂性能研究[J].新型建筑材料,2011(1):5-8.

[3]杨东杰,邱学青,欧阳新平,等.改性氨基磺酸系高效减水剂的研究[J].混凝土,2006(1):78-81.

氨基磺酸盐 第2篇

1 实验

1.1 主要原料

对氨基苯磺酸钠:纯度不小于99%,工业级;苯酚:纯度99%,工业级;甲醛:37%,工业级;第4单体:无色透明液体,自制;碱性调节剂(氢氧化钠等),上海化学试剂公司,分析纯。

1.2 主要试验仪器

H-S-G型电热恒温水浴,上海仪表集团供销公司;JJ-l型定时电动搅拌器,金坛市中大仪器厂;J-55型水泥净浆搅拌机,无锡锡东建材设备厂;JZHY-180界面张力仪,河北承德仪表厂。

1.3 合成试验

1.3.1 反应机理

苯酚属芳烃的羟基衍生物,其羟基与芳环直接相连,受羟基影响,其邻、对位上的氢比较活泼,在碱性环境下,和羰基化合物发生缩合反应,形成分支较多、极性较强的体形支链结构[1]:

由于结构中含有—SO3Na、—OH、—O—、—NH—等活性基团,且支链结构较多,加入自制的第4单体后,促进分子重排,部分苯环上—OH对位上的C原子受到攻击,形成具有引入气泡、稳定气泡功能的支链结构,从而改善传统氨基磺酸盐高效减水剂的性能。

1.3.2 合成工艺

称取一定量的对氨基苯磺酸钠,置于装有温度计、搅拌器、滴液漏斗、回流冷凝管的四口烧瓶中,加入苯酚和水,升温使其全部溶解,在酸性条件下缩合反应一定时间后,缓慢加入碱性调节剂,使p H值至8~9,加入少量助剂,并滴加甲醛溶液和第4单体,恒温反应4~5 h,减慢搅拌速度,再次升温,并加入适量的氢氧化钠溶液,调节p H值至9~10,继续反应一段时间,冷却,即得改性氨基磺酸盐系高效减水剂。

1.4 性能测试方法

1.4.1 减水剂固含量

将洁净的称量瓶放入烘箱中,烘干至恒重,冷却后在天平上准确称重。称取5.0000 g减水剂样品于称量瓶中,放入烘箱内,在85℃下恒温8 h烘干至恒重,冷却后称量,计算出相应的固含量。

1.4.2 水泥净浆流动度

采用南京海螺P·O42.5水泥,W/C=0.29,外加剂掺量为0.5%(以固含量占水泥用量的百分数计),按GB 8077—2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行测试。

1.4.3 黏度

采用涂-4杯进行测试。

1.4.4 表面张力

将减水剂样品配成质量百分比为1%的溶液,采用拉膜法进行测试。

1.4.5 水泥净浆泌水率

将水泥净浆装入带盖的塑料容器中,静置1 h,再用吸管取出上部的泌水层,称量泌水量,计算泌水率。泌水率=(泌水量/总用水量)×100%。

1.4.6 混凝土试验

采用南京海螺P·O42.5水泥,河砂(中砂,Mx=2.63),5~20mm碎石(二级配,5~10 mm占40%、10~20 mm占60%),试验按GB 8076—1997《混凝土外加剂》进行。

2 结果与讨论

2.1 初始反应物浓度对减水剂性能的影响

初始反应物主要是对氨基苯磺酸钠(固体)和苯酚(液体)。反应前应将固体对氨基苯磺酸钠加热水溶解。试验表明,初始反应体系浓度对产品性能有很大影响。笔者通过调整加水量,将反应物质量百分数分别设计为35%、40%、45%、50%、55%、60%和65%,不同初始反应物浓度对氨基磺酸盐系减水剂性能的影响见表1。

从表1可以看出,初始反应物质量百分数以控制在45%~50%较为合适。反应体系浓度过低或过高,产品的分散性均下降。这是因为,当反应物浓度过低时,反应体系的分子碰撞机率低,反应进程缓慢,导致产物分子量小,结构中的支链少,分散性差;反之,浓度过高,缩合速度加快,产物分子量过大,易形成网状结构甚至发生胶凝现象,同样导致产品分散性差,合成后产物若长时间放置溶液易变稠。当浓度达到65%时,产品变得很黏稠,甚至超过涂-4杯所能测试的范围。当初始反应物体系浓度控制在适宜范围内时,产物分子量适中,性能最佳。

2.2 对氨基苯磺酸钠与苯酚用量比对减水剂性能的影响

对氨基苯磺酸钠和苯酚是合成氨基磺酸盐系高效减水剂的重要单体。对氨基苯磺酸钠在分子结构中主要提供主导官能团—SO3H和非主导官能团—NH2,并在主链下形成支链结构;苯酚结构酚羟基中的氧原子未共用电子对所在的P轨道与苯环共轭大电子轨道相互交盖而形成共轭体系,产生离域现象,使其邻、对位碳原子较为活泼,在一定条件下很容易合成线型或体型分子结构[2,3]。试验表明,对氨基苯磺酸钠和苯酚用量的比例关系对产品性能有很大影响。表2为初始反应物质量百分数控制在48.8%时,对氨基苯磺酸钠与苯酚用量比对氨基磺酸盐系减水剂性能的影响。

从表2可以看出,对氨基苯磺酸钠与苯酚摩尔比为1∶2.00时,产物表面张力明显降低,分散性能最好。当比值偏小时,对氨基苯磺酸钠用量相对不足,主导官能团磺酸基团所占比例太小,产物表面张力增大,分散性降低,且易发生交联;当比值偏大时,苯酚的量相对不足,反应产物分子量过小,导致合成的氨基磺酸盐系减水剂分散性降低。

2.3 甲醛用量对减水剂性能的影响

甲醛分子中的羰基是强极性基团,化学性质比较活泼,易发生亲核加成反应。受羰基影响,甲醛中的—H也具有较强的活性,加上酚羟基邻、对位上的氢也较为活泼,使得苯酚很容易受甲醛进攻而羟甲基化。由于甲醛的用量直接影响苯酚的羟甲基化程度和类型,进而决定单体缩合分子量大小和支链多少,因此甲醛用量(占总反应单体的物质的量)对产物的分散性有很大影响。笔者通过多次试验,保持n(对氨基苯磺酸钠)∶n(苯酚)分别为1∶2.00、1∶1.67和1∶1.43,依次增加甲醛用量,所合成的氨基磺酸盐系减水剂对水泥净浆流动度的影响见图1。

从图1可以看出,甲醛用量占总反应单体量的0.55%时,产物的分散性能最好。这是因为,甲醛用量过少时,聚合物分子量过低,说明产物链节数不够,支链数量少,致使减水剂分散性小。随着甲醛的用量增加,聚合反应的速度加快,产物的分子量增大,反应物中羟甲基含量增多,反应活性增强,分散性好。但当甲醛的量增加到某一值时,由于苯酚的多元羟甲基化程度太大,聚合物发生交联,形成空间网状结构,分子量过大,反而降低了减水剂的分散性。

2.4 第4单体及用量对产品性能的影响

传统的氨基磺酸盐系高效减水剂由对氨基苯磺酸钠(也可用对氨基苯磺酸代替)、苯酚和甲醛3种主要原料为单体,通过三元共聚,形成具有多支链的网状分子结构,其分子在水泥颗粒表面呈立体吸附[4],使混凝土在较长时间内保持坍落度及流动性,但由于其分子中疏水基链短、极性强,使其应用于混凝土时,会出现保水性差、易泌水等现象。针对这一情况,笔者根据“分子设计”原理,从改进传统氨基磺酸盐分子结构入手,加入含有聚氧乙烯基[CH2CH2O)nH]的第4单体(即改性剂),该单体在碱性环境下,能与甲醛发生交叉的羟醛反应,生成β-羟基酮,再与羟甲基化分子发生缩合,从而增长疏水基分子链,含有这种支链结构的氨基磺酸盐高效减水剂,掺入混凝土拌合物,被极性物质吸附后,可明显降低气/液界面张力,同时降低液/固界面的界面能,使混凝土拌合物原已存在的空气,在搅拌过程中分散并附着在液/固界面中,而形成大量具有一定机械强度和韧性的微小气泡,阻断混凝土泌水通道,从而增强混凝土保水、抑制混凝土泌水性。据此经反复多次试验后付诸实际生产,产品用于合肥市几家商品混凝土搅拌站高标号混凝土配制,取得了很好的效果。

试验表明,第4单体的掺加量并非越多越好。经合成试验与产品检测,第4单体掺加量[占(对氨基苯磺酸钠+苯酚)质量百分比来表示]对掺减水剂水泥净浆泌水率和流动度的影响分别见图2、图3。

从图2、图3可以看出,第4单体掺量为9%时,共聚物疏水基分子链增长适中,减水剂分散性较强,同时泌水性大大减轻;若掺量太小,产品虽有较强的分散性,但疏水基分子链增长不明显,水泥净浆泌水无明显改观;若掺量过大,泌水性小,但减水剂分散性下降,原因可能是分子支链长,但支链数量减少所致。

为了进一步验证第4单体对产品性能的影响,笔者又做了第4单体同等掺量下合成的减水剂的水泥净浆经时流动度和混凝土泌水率对比试验,结果见图4、图5。

从图4、图5可以看出,掺加含9%第4单体的氨基系高效减水剂的水泥净浆流动度在120 min内基本无损失,而掺萘系高效减水剂的水泥净浆流动度在120 min损失很大;混凝土对比试验中,掺入第4单体后的新型氨基系高效减水剂,其混凝土泌水率也明显低于传统的三元聚合氨基系高效减水剂。

改性前后氨基磺酸盐高效减水剂对混凝土坍落度和抗压强度的影响见表3。

注:(1)高效减水剂掺量均为胶凝材料总量的0.8%(折固);(2)混凝土配比为:C:416 kg/m3,FA:73.5 kg/m3,W:156 kg/m3,S:663 kg/m3,G(二级配):1131 kg/m3。

从表3可以看出,与传统的氨基磺酸盐系高效减水剂相比,改性后的产品掺入混凝土后3 d、7 d、28 d强度均有不同程度提高。笔者认为原因主要有2点:其一,改性后的氨基磺酸盐高效减水剂虽有气泡引入,但引入的气泡细小、气泡壁厚,气泡量适中,且气泡有较强的机械弹性和韧性;其二,改性后的氨基磺酸盐高效减水剂使混凝土拌合物泌水性大大减轻,混凝土内泌水通道减少,毛细孔数量大为降低,使得混凝土结构较为密实,抗压强度提高。

3 结语

(1)传统氨基磺酸盐系高效减水剂因分子结构支链较短,致使混凝土泌水现象严重。新型氨基磺酸盐系高效减水剂不仅减水率高、保塑性好,且泌水现象大大减轻,更适宜商品混凝土搅拌站配制高性能混凝土使用。

(2)合成新型氨基磺酸盐系高效减水剂,以反应物质量分数控制在45%~50%,n(对氨基苯磺酸钠)∶n(苯酚)=1∶2.00,甲醛占总反应单体量的0.55%时较为合适。

(3)为有效抑制混凝土泌水,最好选取含有聚氧乙烯基的有机物作为第4单体(亦即改性剂),单体掺量占对氨基苯磺酸钠+苯酚质量分数的9%较为合适。

参考文献

[1]陈建奎.混凝土外加剂原理与应用[M].2版.北京:中国计划出版社,2004:232-241.

[2]李红侠,何廷树,李春梅.新型氨基磺酸盐系高效减水剂的最佳合成工艺研究[J].新型建筑材料,2006(7):70-72.

[3]陈国新,祝烨然,庄英豪,等.新型无碱氨基磺酸盐系高效减水剂的研究[J].新型建筑材料,2006(3):31-33.

氨基磺酸催化合成二聚酸二乙醇胺 第3篇

1 实验部分

1.1 仪器与药品

电动搅拌器JJ-1100W型;IR光谱仪FT3700型。二聚酸(工业用),二乙醇胺(AR),氨基磺酸(AR)。

1.2 合成实验

以标准Na OH溶液测定二聚酸的酸值以确定二聚酸的单体后,在250 m L圆底烧瓶中,二聚酸与二乙醇胺按一定的摩尔比混合,投入计量的催化剂氨基磺酸,再测定其溶液的酸值,油浴加热,于140℃回流反应6 h。反应结束后,取样测定酸值后计算二聚酸的转化率。

1.3 产物分析

IR(cm-1)主要特征峰为:3500~3000(羟基),3300~2500(二聚酸羟基伸缩振动),1739.09(酯基),1632.67(酰胺基),其特征峰组合表明该合成物为目标产物。

2 结果与讨论

2.1 催化剂用量对反应的影响

采用n(酸)∶n(醇)为1.0:1.35,反应时间为6 h,回流温度为140℃,催化剂的用量分别以二聚酸为基数的质量百分数为0.4%,0.5%,0.6%,0.7%,0.8%,结果见表1。

由表1可看出,催化剂的最佳用量为0.1349g,即以二聚酸为基数的0.7%。催化剂用量少,达不到理想的催化效果;催化剂用量再增多,产率趋于平稳已无必要。

实验结果还说明,氨基磺酸催化合成二聚酸二乙醇胺具有高的催化活性和100%的选择性。

2.2 n(酸)∶n(醇)对反应的影响

以不同的n(酸)∶n(醇)进行对比实验,催化剂用量为0.1349 g,其它反应条件同2.1,实验结果见表2。

由表2可以看出,随n(酸)∶n(醇)的增大,二聚酸的转化率相应地增大,但当n(酸)∶n(醇)达到1∶1.35后,再增大n(酸)∶n(醇)其转化率趋于平稳并略有下降,所以最佳n(酸):n(醇)为1.0∶1.35。

2.3 反应时间对反应的影响

保持n(酸)∶n(醇)为1.0∶1.35不变,除改变反应时间外,其他实验条件同2.2,结果见表3。

由表3可看出,最佳反应时间为6 h,时间短,反应不完全会导致转化率不高,时间过长,会生成副产物,同时,有机化合物在长时间保温的环境下也会生成少量碳化物。所以,确定最佳反应时间为6 h。

2.4 优化条件的验证

根据以上试验结果,可知反应的优化条件为:催化剂的用量(以二聚酸为基数的0.7%)为0.1349g,n(酸)∶n(醇)为1.0:1.35,反应时间为6 h。在此优化条件下考察实验结果的重现性,5次平行试验的结果见表4。

由表4结果可知,5次平行试验的结果稳定,二聚酸的转化率均在92%以上。

3 结语

氨基磺酸是催化合成二聚酸二乙醇胺的良好催化剂,该催化剂用于合成二聚酸二乙醇胺其反应条件温和,操作方便,不腐蚀设备,不污染环境,产品纯度高,其对二聚酸二乙醇胺的催化合成条件为:催化剂的用量(以二聚酸为基数的0.7%)为0.1349 g,n(酸)∶n(醇)为1.0:1.35,反应时间为6 h,反应温度为140℃,优化条件下二聚酸二乙醇胺的转化率达92%以上。故此,该工艺具有一定的工业应用前景。

摘要：以氨基磺酸为催化剂催化合成二聚酸二乙醇胺,确定了最优化的工艺条件。试验结果表明,在催化剂的用量(以二聚酸为基数的0.7%)为0.1349 g,n(酸)∶n(醇)为1.0:1.35,反应温度为140℃,反应时间为6 h的条件下,二聚酸的转化率达到92%以上。

关键词：氨基磺酸,二聚酸二乙醇胺,催化,合成

参考文献

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氨基磺酸铵修饰的单壁碳纳米管 第4篇

目前报道的修饰方法主要是通过酰卤化,醇化或氨基化反应在碳纳米管的表面引入聚合物分子[3]。此外,通过在碳纳米管表面直接氟化﹑阴离子聚合﹑自由基聚合﹑电化学还原及电子转移等反应也可实现对其表面的化学修饰。1994年,Green[4]等人发现利用强氧化性酸能够实现对SWNTs的化学开口和切割。不久以后,Chen[5]等人利用开口的SWNTs连续与SOCl2和十八胺反应,首次制备了可溶性碳纳米管。Liu[6]等人利用氧化的SWNTs,通过酰化-胺化反应将NH2-(CH2)11-SH接到碳管的表面,进而实现了金纳米颗粒与SWNTs的自组装。Stephenson[7]等通过Billups反应在碳纳米管上接上了多种苯基和长链烷基,使得碳纳米管的溶解性得到极大的改善。Smalley等人[8]系统的研究了SWNTs的氟化反应,他们制备的氟化SWNTs在醇溶液中可形成稳定的溶液。

SWNTs的化学修饰可分为共价修饰和非共价修饰两种。非共价修饰尽管不会对碳纳米管本身的电子结构造成破坏[9,10],但这种具有缠绕结构的SWNTs的稳定性和力学性能都不如共价修饰的SWNTs[11]。本工作利用混酸氧化的SWNTs,通过与氨基磺酸铵的化学反应,成功实现了对碳纳米管的共价修饰,并且极大地提高了它们在水中的溶解性和稳定性。

1 实验

1.1 SWNTS的纯化

首先将电弧放电法合成的SWNTs置于350℃空气气氛下加热45 min, 然后浸入0.2mol的过二硫酸铵的稀硫酸水溶液中,在60℃下磁力搅拌24 h。待冷却至室温后,将上层清液倒出,下层黑色固体用蒸馏水反复洗涤至pH=6~7,然后用孔径为0.22μm的微孔过滤膜抽滤。滤出物在真空干燥箱中(80℃)干燥2 h。将干燥后的碳纳米管在超声波的作用下分散于DMF中,然后以25000 r/min的转速离心45 min,离心液用孔径为0.22μm的微孔膜过滤,收集膜上的滤出物。对沉淀物多次进行上述超声波分散-离心分离处理过程,一般从第3~5份离心液所收集的纳米管样品具有更高的纯度。

1.2 SWNTS的修饰

将30 mg纯化的SWNTs与0.7 g氨基磺酸铵和0.2 g N,N-二环已基碳酰亚胺(DCC)均匀混合。在电磁搅拌的条件下,加热到135℃并且保持48 h。待反应完成后,将反应混合物在超声波的作用下分散到无水乙醇中,然后以8000 r/min的转速离心10min,倾析掉上层离心液。对沉淀物多次进行上述超声分散-离心分离处理过程,用以洗掉DCC以及DCC反应后的副产物。然后将沉淀物分散到大量的蒸馏水中,用孔径为2μm的微孔膜过滤,除去不溶性残渣。最后,将收集到的滤液在旋转蒸发仪上蒸干,即得到经氨基磺酸铵修饰的单壁碳纳米管(AS-SWNTs)。上述修饰过程所发生的化学过程参见图1。

2 结果与讨论

图2是纯化后的SWNTs和经氨基磺酸铵修饰的SWNTs的拉曼光谱。其中在148,165,181 cm-1 处的特征峰来自于SWNTs的径向呼吸振动(RBM),这个区域的多重峰表示纳米管的直径分布。可以看出用电弧放电法合成的SWNTs的直径大小较为均一,约为1.37nm左右,并且在氨基磺酸铵修饰前后直径的分布没有发生变化。在1350.37,1572.7 cm-1处的特征峰分别是SWNTs D峰和G峰,其中的D峰是由于sp3杂化碳原子引起的,而G峰是由于sp2杂化碳原子引起的。在氨基磺酸铵修饰前后,G峰的形状以及G峰的强度基本没有发生改变。这说明在氨基磺酸铵修饰前后,SWNTs的基本结构没有发生改变。然而,从D峰和G峰的相对强度可以看出,AS-SWNTs的D峰增强了。可以认为这种D峰强度的增大归因于氨基磺酸铵与SWNTs之间形成了共价键所致,因为化学修饰后SWNTs的骨架上引入了共价键,可能导致部分碳原子从sp2杂化的转化为sp3杂化。

分别将质量相等的纯化SWNTs和 AS-SWNTs超声分散在相同体积的DMF中,测得了它们的近红外光谱(图3)。在700nm附近的吸收峰主要源于金属性SWNTs的第一间带电子跃迁,1800nm和1000nm附近的吸收峰源于半导体性SWNTs的第一和第二间带电子跃迁。从图3可以看出,经氨基磺酸铵修饰的SWNTs 在700,1024,1810nm处观察到了明显的特征吸收,这说明AS-SWNTs很好地保持了单壁碳纳米管的电子结构。另一方面,相对于纯化SWNTs,AS-SWNTs的特征吸收峰的强度有所降低。这可能是因为氨基磺酸铵与SWNTs形成了共价键而在一定程度上改变了SWNTs的电子跃迁行为的结果。可以预测,随着连接在SWNTs上的氨基磺酸铵的量的增加,这种特征吸收峰强度的降低会越来越厉害。

利用红外光谱分别对修饰后的单壁碳纳米管,纯化后的单壁碳纳米管以及氨基磺酸铵进行了表征。在图4a所示的纯化SWNTs的红外光谱中,1749 cm-1处的吸收峰为羧基的振动吸收带,1653cm-1处的吸收峰为C=C的伸缩振动吸收带,3400cm-1处的吸收峰为碳纳米管在制备和纯化过程中因氧而引入的

—OH峰。在图4c所示的氨基磺酸铵的红外光谱中,3305 cm-1 和3198cm-1的吸收峰为N-H的伸缩振动。在图4b所示的经过氨基磺酸铵修饰的SWNTs的红外光谱中,羧基在1749 cm-1处的吸收峰消失了,在1631 cm-1处出现了酰胺的特征吸收带;3429 cm-1处的吸收归属为氨基磺酸铵的N—H的伸缩振动吸收带,2902 cm-1处的吸收归属为C—H的伸缩振动吸收带。因此,红外光谱的表征结果证明氨基磺酸铵与SWNTs是通过酰胺键连接起来。

图5是氨基磺酸铵修饰的单壁碳纳米管和纯化的

单壁碳纳米管分散在水中静置一个月后的照片。可以看出,氨基磺酸铵修饰的单壁碳纳米管在水中的稳定性得到了极大的提高。当分散在水中的AS-SWNTs的浓度较大时,溶液是黑色的;而浓度很稀的时候,溶液呈棕色。

3 结论

(1)利用电弧放电制得了单壁碳纳米管,并用过二硫酸铵氧化使其管壁上产生羧基。

(2)通过羧基与氨基之间的缩合反应,可以将氨基磺酸铵按照共价键的方式连接到单壁碳纳米管上。

(3)经过氨基磺酸铵修饰的SWNTs在水中有比较大的溶解度,而且稳定性也有了很大的提高。与此同时,这种共价修饰对SWNTs本身的电子结构影响不大。

摘要：通过过二硫酸铵氧化和氨基磺酸铵化学修饰两个步骤,制备了在水中有较大溶解度的单壁碳纳米管。Raman光谱和UV-vis-NIR吸收光谱表明,上述处理过程没有改变单壁碳纳米管的电子结构;此外,红外光谱的研究说明氨基磺酸铵与碳纳米管是通过酰胺键连接起来的。这种水溶性单壁碳纳米管将会在生物化学和生物医药领域有着重要的应用前景。

关键词：氨基磺酸铵,碳纳米管,化学修饰,水溶性

参考文献

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氨基磺酸盐 第5篇

关键词：化学工艺,优化,2-氨基-4-甲基己烷盐酸盐

(1) 乙酰乙酸乙酯

乙酰乙酸乙酯是一种无色或微黄色透明液体, 有醚样和苹果般的香气, , 其熔点为-45℃, 沸点为180.4℃, 易溶于水, 可以与有机溶剂、醇、醚等混溶, 与乙醇、丙二醇都可互溶。乙酸乙酯可燃, 接触明火、高热或者氧化剂都可能自行燃烧。

(2) 乙醇钠

乙醇钠是一种白色或微黄色吸湿粉末, 其熔点在91℃, 沸点能够达到260℃, 能够溶于无水乙醇, 不溶于苯。乙醇钠具有光敏感性, 长久暴露于空气中会进行分解作用, 产生颜色变深的现象, 同时乙醇钠具有高度易燃性。

(3) 2-溴丁烷

2-溴丁烷是一种无色液体, 具有愉快的气味, 其熔点为-119.9℃, 沸点为91.2℃, 其不溶于水, 能够与乙醇、乙醚、丙酮及苯进行混溶。2-溴丁烷具有高度易燃性, 当遇到明火以及在高温条件下极易燃烧从而分解出有毒气体, 同时这一物质对人的眼睛、皮肤都具有一定的刺激性, 需要在阴凉避光处进行密闭保存。

1 化学合成工艺的优化

化工过程的优化, 可以分为以下几种方式[1]:分析与比较方法、显函数形式的数学模型优化法以及最优化数学法;而对化工工艺流程进行定性优化, 可以通过经验优化法、形态分析法以及调优综合法这三类方法进行;[2]目前, 工艺流程的优化工作普遍借用模拟软件进行, 这类模拟软件能够有效通过计算机技术对工艺流程合成及优化、参数优化、参数灵敏度等方面进行分析, 同时对于化工工艺优化过程中存在的各类问题也能够进行全方位的分析, 从而有效提高工艺优化效率[3]。

2 实验部分

2.1 工艺流程

(1) 合成

将乙酰乙酸乙酯, 乙醇钠, 碘化钾依次加入反应釜中, 回流搅拌3小时后, 滴加2-溴丁烷, 升温回流24小时后, GC分析, 控制2-溴丁烷的含量。反应结束, 降温至30℃以下放料, 静置1小时后, 抽滤, 滤液脱溶剂, 温度控制在85℃ (总量的50%~~55%) , 脱溶结束后降温至30℃以下待用。

(2) 水解

在上述物料中加入5%氢氧化钠溶液, 60-65℃搅拌4小时后, 滴加20%硫酸, 滴加温度控制40℃以上, 滴加时间在7-8小时, 滴加结束, 升温回流, 在80℃回流约2小时, GC分析, 控制原料, , 降温至30℃以下, 静置20分钟, 分层, 有机层用于氨化。

(3) 氨化

将甲酰胺, 甲酸铵依次加入反应釜中, 升温至110-115℃, 滴加水解料, 控制滴加速度, 滴加结束, 在170℃保温, 保温时, 关闭冷却水, 保温时间在12小时左右 (取样GC分析) 。

(4) 酸化

将氨化料投入反应釜中, 加入30%的盐酸, 调节PH1-2, 然后升温回流12小时, 冷却至常温。

(5) 皂化

将酸化料用20%的氢氧化钠溶液调节PH8-9, 常温搅拌2小时后, 进行水蒸气蒸馏, 收集有机层。

(6) 成盐

将皂化的有机层, 投入反应釜中, 并加入3倍量的对二甲苯, 通入氯化氢气体, 控制温度25度以下, PH在7-7.5时停止通气, 搅拌2小时后, 离心, 固体进烘房烘干包装, 母液集中处理回收套用。

2.2 投料配比

在实验中所用到的投料配比为 (单位统一为KG) : (1) 合成阶段:乙酸乙酯420, 17%乙醇钠1080, 2-溴丁烷330, 碘化钾6; (2) 水解阶段:水720, 30%液碱38, 20%硫酸; (3) 氯化阶段:甲酸铵100, 甲酰胺100, 酸化料 (折百) 100。

2.3 控制指标

(1) 合成

回流反应时间:24小时, GC分析:2-溴丁烷10%左右, 放料温度:30℃

(2) 脱溶

脱溶结束温度:85℃, 降温投皂化温度:30℃

(3) 皂化

保温时间:4小时, 保温温度:60-65℃

(4) 酸化

酸化滴加时间:7-8小时, 滴加温度:60-65℃

(5) 氨化

滴加温度:110-115℃, 保温温度:170℃

2.5 关于氨化的改进意见

1、结合小试的数据, 氨化的甲酸铵 (200KG) 用量可以进一步降低, 由于没有中试, 建议在投氨化时逐步减少甲酸铵的量, 预计可以减少20-40KG, 甲酰胺的量不变。当甲酸铵的量调整结束之后, 可以逐步减少甲酰胺的量, 预计可以减少20-40KG。

2、结合小试的数据, 氨化的物料可以用甲酸, 甲酰胺来代替甲酸铵和甲酰胺, 理论配比为:100KG酸化料, 甲酸65公斤, 甲酰胺100KG, 但是这个原料对温度的要求较高, 要在165-175, 从降低成本的角度可以考虑。

3 结语

2-氨基-4-甲基己烷盐酸盐在工业领域有着重要应用, 但目前对于这一产品的合成工艺普遍存在合成成本较高的不足, 这给2-氨基-4-甲基己烷盐酸盐的应用发展带来了一定的限制, 因此本文以降低此项合成工艺成本为目标, 进行了合成工艺的改进实验。通过对实验成本的核算工作, 发现本次合成工艺能够较好的提高产品收率从而降低成本, 经核算通过实验中的合成工艺, 一吨成品可以节省22万元成本, 较好的得到了试验降低合成成本的目标。

参考文献

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[2]丁奎岭.合成化学:创造新物质的生力军[J].化工管理, 2011, 06:45-46.

氨基磺酸盐 第6篇

1 实验部分

1.1 实验仪器及试剂

UV-2401PC型紫外分光光度计 (日本岛津) ;PHS-3C精密酸度计 (上海雷磁仪器厂) ;7200分光光度计 (上海第三分析仪器厂) 。

Co2+标准贮备溶液:1.000 g/L, 用光谱纯金属钴按常规方法配制, 使用时稀释成所需工作溶液;0.3 g/L 4-磺酸基苯基重氮氨基偶氮苯 (SDAA) 的DMF溶液;其他试剂均为分析纯, 实验用水为超纯水。

1.2 实验方法

于25 mL比色管中, 准确加入1.0 mL钴标准工作溶液, 再依次加入1.5 mL pH=11.0的NH3·H2O-NH4Cl缓冲溶液, 1.5 mL OP, 1.0 mL 0.3 g/L的4-磺酸基苯基重氮氨基偶氮苯溶液。摇匀, 定容, 静置10 min。用1cm比色皿在543 nm处以试剂空白为参比, 测定吸光度。

2 结果与讨论

2.1 配合物的吸收光谱

在OP表面活性剂存在的碱性条件下 (pH=11.0) , 4-磺酸基苯基重氮氨基偶氮苯的最大吸收峰在462 nm处, 于相同条件下, 该试剂与Co2+形成紫红色配合物的最大吸收峰在543 nm处, △λ=81 nm。吸收光谱曲线见图1。

1:显色剂 (水为参比) ;2:显色剂+Co2+ (试剂空白为参比)

2.2 显色反应条件的优化

2.2.1 酸度及缓冲溶液用量的影响

研究了在不同酸碱度的缓冲体系中, 试剂与Co (Ⅱ) 的显色反应。结果表明, Co (Ⅱ) 与试剂在强酸性介质中难以反应, 在中性及弱碱性介质中, 体系的吸光度随pH值增加而增加, pH值最佳范围10.59～11.42, 缓冲溶液用量为0.5～2.0 mL, 吸光度较大且稳定。本实验选用1.5 mL pH=11.0的NH3·H2O-NH4Cl缓冲溶液。

2.2.2 显色剂用量的影响

实验了不同显色剂用量对显色反应的影响。结果表明, 随显色剂用量的增加, 吸光度增大, 当用量达到1.2 mL 时, 吸光度最大。实验取1.2 mL。

2.2.3 表面活性剂的选择及用量

考察了表面活性剂对该方法灵敏度的影响, 结果表明, 离子型表面活性剂十二烷基磺酸钠对显色反应灵敏度提高不大, 非离子型表面活性剂Tween-80, OP乳化剂等均可以起到增溶增敏作用, 其效果以OP乳化剂最佳, 10 g/L的OP乳化剂溶液的最佳用量为1.0～2.0 mL, 本实验选1.5 mL。

2.2.4 配合物的组成及稳定性

在实验条件下, 采用等摩尔连续变化法测定显色剂与Co2+配合比为1:2。在室温下, 配合物的吸光度在5 min以内即可达到最大值, 并在室温下配合物至少能稳定10小时。

2.2.5 工作曲线

按实验方法绘制工作曲线。结果表明, 钴 (Ⅱ) 含量在0～400 μg/L范围内符合比尔定律, 其线性回归方程为:A = 0.37925+ 1.1427C (C:mg/L) , 相关系数r=0.99989。表观摩尔吸光系数为8.08 ×105 L·mol-1·cm-1。

2.2.6 共存离子的影响

试验了10余种常见离子对测定10.0 μg钴的影响, 当测定的相对误差小于±5%时, 各离子的允许量 (以μg计) 为:Ba2+、Ca2+、Mg2+、Sr2+ (1000) ;Ag+、Mn2+ (100) ;Al3+ (50) ;Fe3+、Cd2+、Pb2+、Bi3+、Zn2+ (10) ;Hg2+、Mo (Ⅵ) (5) ;Ni2+和Cu2+干扰严重。在加入100 mg酒石酸钾钠时, Ni2+允许量达到10μg, 加入100 mg 硫代硫酸钠, Cu2+和Cd2+的允许量可分别提高至300μg和30μg, 加入150 mg氟化钾, Al3+的允许量可达到200μg, 加入50 mg硫脲, Hg2+的允许量可提高至100μg。

3 样品分析

取5支 (0.500 mg/mL) Vitamin B12针剂置于100 mL烧杯中, 各加入10 mL浓硝酸, 于水浴上加热分解其中的有机物, 待完全分解后, 再加入浓盐酸 2 mL, 并加热蒸发至近干 (如此反复三次) , 以除去剩余的浓硝酸。残渣以少量热水溶解, 转入100 mL容量瓶中, 用二次水稀释至刻度, 摇匀, 备用。移取适量上述试液于25 mL容量瓶中, 按实验方法进行测定。结果见表1。

4 结 论

本实验研究了4-磺酸基苯基重氮氨基偶氮苯与钴 (Ⅱ) 显色的各种反应条件, 建立分光光度法测定微量钴的新方法。实验结果表明, 在非离子型表面活性剂OP存在下, 该试剂对钴具有较高灵敏度和较好的选择性, 其表观摩尔吸光系数ε= 8.08 ×105 L·mol-1·cm-1, 钴 (Ⅱ) 含量在0～400 μg/L范围内符合比耳定律。此法用于Vitamin B12针剂中微量钴的测定, 结果满意。

摘要：在非离子型表面活性剂OP存在下研究了4-磺酸基苯基重氮氨基偶氮苯与钴 (Ⅱ) 的显色反应。在pH=11.0的NH3.H2O-NH4Cl缓冲溶液中, 试剂与钴 (Ⅱ) 形成配合比为1:2的红色配合物, 配合物的最大吸收峰位于543 nm, 其表观摩尔吸光系数ε=8.08×105L.mol-1.cm-1, 钴 (Ⅱ) 含量在0400μg/L范围内符合比耳定律。此法用于Vitamin B12针剂中微量钴的测定, 结果满意。

关键词：4-磺酸基苯基重氮氨基偶氮苯,钴,显色反应

参考文献

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氨基磺酸盐 第7篇

关键词：氨基磺酸型,两性表面,活性剂,性能

表面活性剂具有“工业味精”的称号, 在生产和生活中得到广泛的应用, 但是, 也在一定程度上对环境造成影响。随着科学的发展, 人们的环境意识不断增强, 绿色表面活性剂是发展的一大方向。在分子结构方面, 氨基酸型表面活性剂和天然的氨基酸脂体相似, 生物降解性比较好。现阶段, 在市场上, 多应用的两性表面活性剂是氨基羧酸型[16,17,22,23]以及氨基磷酸型[14,19], 在氨基酸型两性表面活性剂中, 氨基磺酸型占据的比例比较少。氨基磺酸型具有的优点包括氨基酸型所具有的优点, 耐硬水, 并具有耐电解质的特性, 在高矿化度水环境比较适用。

1 氨基酸型表面活性剂的发展

对于氨基酸型表面活性剂的研究, 主要是在上世纪初, Bondi第一次合成两种, 分别是:

(1) N-月桂基氨基乙酸;

(2) N-月桂基丙氨酸。在20世纪40年代, 德国把氨基酸两性表面活性剂发展为商品化的模式。20世纪50年代以后, 对于氨基酸型表面活性剂, 研究变得更加活跃, 人们研究氨基酸型表面活性剂的分子骨架, 并研究其性能等。合成的原料能够再生, 毒性较低, 合成的技术不断发展, 应用性能得到优化, 应用的领域不断扩展。现阶段, 在氨基酸型表面活性剂研究方面, 我国和发达国家还具有一定的差距, 因此必须加大研究, 不断拓展应用的领域。

2 氨基磺酸型两性表面活性剂分型

对氨基酸型表面活性剂进行分类, 主要是以下几种分类方法。

首先是根据正电荷中心进行分类, 分成弱碱性氮原子、强碱性氮原子, 弱碱性氮原子为一价正电荷, 性质的发挥主要取决于p H值。强碱性氮原子在p H值范围内受到的影响比较小。

其次是根据链接方式进行分类, 主要是分为直链型、环烷型、双子型或者是bola型。

再次是根据氨基、磺酸基的数目进行分类, 主要是分为: (1) 单氨基单磺酸基, (2) 单氨基多磺酸基, (3) 多氨基单磺酸基, (4) 多氨基多磺酸基。

最后是结合头基、尾基的数目进行分类, 主要是分为: (1) 单头单尾氨基磺酸, (2) 单头多尾氨基磺酸, (3) 双头单尾氨基磺酸, (4) 多头多尾氨基磺酸。

3 氨基磺酸型两性表面活性剂合成途径

3.1 合成途径

氨基磺酸型两性表面活性剂在合成方面主要是分为三个途径:

第一是酶催化合成法。这种方法的反应条件比较温和, 具有较好的选择性, 产率比较高, 分离提纯产物比较容易, 避免形成具有毒害性的副产物, 在上世纪

80年代中期达到研究热潮。但是, 到目前为止, 还在实验室研究中。

第二是化学合成法。这种方法研究的时间比较早, 现阶段国内外已经将这种方法用于工业化生产。

第三是化学-酶合成法。这种方法集合化学法、酶合成优势, 合成具有绿色性, 清洁, 但是, 成本比较高。

3.2 合成

首先是应用磺化剂。氨基酸两性表面活性剂合成主要是脂肪酸、脂肪酸衍生物和氨基酸反应生成。在合成中, 主要是磺酸基取代羟基, 在工业生产中, 氨基磺酸是胺化物与磺化剂进行反应生成。结合磺化剂, 主要是分成3种反应方式。

首先是卤代磺化剂。在过量脂肪伯胺中, 增加卤代磺化剂, 温度环境是100~200℃, 反应一段时间, 沉淀后, 用有机溶剂进行萃取, 得到产物。这种方法的原料比较容易得到, 时间较短, 但是温度过高, 容易腐蚀设备。

其次是磺内酯等。在低温条件下, 磺内酯和脂肪胺进行烷基化反应, 得到产物。为避免剧烈反应, 反应环境为: (1) 水, (2) 醇, (3) 二氯烷烃。

再次是无机磺化剂, 如亚硫酸氢钠。应用脂肪胺, 与无机磺化剂以及有机低分子进行反应, 得到产物。该方法的环境是碱性环境, 脂肪胺、甲醛更容易发生缩合反应, 形成中间体, 继而与亚硫酸氢钠进行磺化反应。这种方法反应物比较稳定, 反应条件比较容易实现, 但是, 温度较高, 反应的路线太长。

4 性能

4.1 表面活性

对于表面活性剂表面活性, 主要的表示方法是在水溶液中, 表面活性剂聚集, 生成胶束最小浓度 (CMC) , 并用最小浓度表面张力来表示。氨基磺酸型两性表面活性剂CMC较低, 表面张力也较低。测定十二烷基苯磺酸钠CMC以及表面张力, 显示氨基磺酸型甜菜碱CMC范围是34.5~46.52mg/L, 表面张力低于31m N/m;十二烷基苯磺酸钠胶束最小浓度是345mg/L, 表面张力是35.68m N/m。结果显示氨基磺酸型两性表面活性剂表面活性更好。

4.2 洗涤能力

氨基磺酸型两性表面活性剂洗涤能力较强。Fernley对比氨基磺酸型甜菜碱, 碳数为10-18, 并选择烷基苯磺酸盐 (碳数相同) , 结果显示, 甜菜碱去污能力比较明显。

4.3 抗盐性能力

在表面活性剂的性能中, 抗盐性能是一项衡量指标。盐度不同, 表面活性剂的水溶液物性产生的变化不同。在表面活性剂溶液内部, 增加盐, 双电层被压缩表面活性剂溶液值变小, 当盐量较大时, 会产生盐析现象。在高盐度水溶液内部, 氨基磺酸型两性表面活性剂抗盐能力比较好。

4.4 生物降解

若表面活性剂生物降解性比较好, 就可以减少对环境的污染, 生物降解的性能和活性剂分子结构具有一定的关系。在通常情况下, 疏水基结构的影响比较大。若烷基苯磺酸钠碳数相同, 疏水基直链型的降解性大于支链型结构。

4.5 配伍性

在生产中, 表面活性剂不可以单独的应用, 必须与其他物质复配, 达到使用的标准。氨基磺酸型两性表面活性剂与其他的表面活性剂配伍性较好, 因此, 这类表面活性剂使用性能较好, 应用的场合也较为广泛。在油田开发中, 氨基磺酸型两性表面活性剂复配体系也可以应用, 并发挥协同的作用, 具有较好的使用性能。

5 结语

在当前情况下, 氨基磺酸型两性表面活性剂需要的合成原料受到价格的限制, 不稳定, 毒性比较大, 反应条件较为苛刻, 应当寻找更加合理的合成原料, 价格低廉, 性质比较稳定, 对环境的影响较小, 不断优化合成的技术, 达到“绿色”生产的目的。对氨基磺酸型两性表面活性剂需要加强研究, 不断的拓展应用领域。

参考文献