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三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚硫酸盐的合成及性能研究

大C-会员头像-www.bzwz.com标准物质网 大C 0 426 2021-06-10
【摘要】以三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚和氨基磺酸为原料、尿素为催化剂、水为水解原料,合成了三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚硫酸盐,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)对产物进行了表征。探讨了反应时间、反应温度、催化剂用量、原料配比等因素对产率的影响,最终得到产率达93%的较优合成工艺。该工艺为:三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚、氨基磺酸、尿素与水的物质的量比为1.0∶1.1∶1.0∶1.5,反应温度为120℃,反应时间为3h。测定了产物的表面性能和应用性能,并与三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚进行对比。
  • 聚氧乙烯醚硫酸盐分子中既有阴离子亲水基团(硫酸盐基团),又有非离子亲水基团[环氧乙烷(EO)片段],水溶性更好;由于其属于阴-非离子表面活性剂,兼有阴离子和非离子表面活性剂的优点,因此性能更加优良。聚氧乙烯醚硫酸盐可在日化品、涂料、印刷、三次采油、医药、农药等领域作为分散剂使用,且具有较强的抗高温和抗高矿化作用。20世纪90年代初,我国才逐渐开始对聚氧乙烯醚硫酸盐进行研究。

    目前,聚氧乙烯醚硫酸盐的合成工艺还有待优化,如针对产率和产物色泽等。聚氧乙烯醚硫酸盐的研究主要集中在壬基酚和脂肪醇聚氧乙烯醚系列。因为它们具有较好的抗静电能力、乳化和润湿性,在日化品、三次采油等方面应用较多。而三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚硫酸盐可应用于农药剂型的加工和施用过程,是一类具有可调节性的分散剂,并且普适性好、适用范围广,能够提高农药应用效果,降低田间用量。采用三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚与硫酸化试剂直接反应可一步得到其硫酸盐产品。

    不同的硫酸化试剂在合成工艺上具有显著差异。氯磺酸的硫酸化能力强、反应快、操作方便,但易吸水,中和时会产生氯化物和硫酸盐等无机盐影响产物的质量。硫酸和发烟硫酸作为硫酸化试剂得到的产品质量比较稳定,但含盐量高,产生大量废酸。SO3作为硫酸化试剂,其优点是反应速率快、得率高并能定量转化;缺点是常温下易自聚,操作复杂,要用到管膜式反应器。氨基磺酸法使用的设备简单,整个反应过程温和,无“三废”污染,产物色泽浅、质量好,且可一步得到目标产物;可将生成的硫酸铵盐转换为其他类型的盐,简单方便。因此,以氨基磺酸为硫酸化试剂是一种较好的工艺路线。

    1实验部分

    1.1实验试剂与仪器

    三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚(w>99%),江苏省海安石油化工厂;氨基磺酸尿素十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、二氯甲烷、苯,分析纯,阿拉丁控股集团有限公司。JJ-1BA电动搅拌器,常州荣华仪器制造有限公司,FA1004电子天平,上海仪电科学仪器股份有限公司;DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器,巩义市予华仪器有限责任公司;BZY-1全自动表面张力仪,上海衡平仪器仪表厂;温度计,市售。

    1.2合成原理

    聚氧乙烯醚与氨基磺酸的反应机理暂时不清楚,可能是氨基磺酸先形成SO3和NH3的络合物,再与聚氧乙烯醚末端上的氢进行反应。反应式为:

    1.3合成步骤

    在装有搅拌器、温度计、冷凝管的四口烧瓶中加入三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚,搅拌并加热至某一温度,然后缓慢投入尿素和氨基磺酸,搅拌30min,升温到100~140℃,保温反应0.5~4h。随后降温到80~100℃,加入一定量的去离子水,搅拌反应1~2h,静置冷却后收集得到目标产物。

    1.4产物分析

    1.4.1产率的测定

    由于合成的产物含有阴离子亲水基团,所以可用亚甲基蓝分相反滴定法对其进行定性和定量分析。称取1g(精确到0.0002)左右的样品于蒸馏水中溶解,转移到1000mL容量瓶中,加入蒸馏水至刻度线,定容;在具塞量筒中加入蒸馏水50mL,酸性亚甲基蓝25mL以及二氯甲烷15mL,用移液管移取10mL样品待测液,用CTAB标准溶液(浓度为5×10-3mol/L)进行滴定,两相颜色相同时即达到滴定终点。根据式(1)可以计算出表面活性剂阴离子活性物的质量分数w1。

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