十二烷二胺四甲基磺酸钠的制备过程改进及性能表征

常越凡（山西工程职业技术学院 冶金工程系，山西 太原 030009）

表面活性剂(surfactant)是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生显著改变的物质，其具有固定的亲水亲油基团，能在溶液的表面定向排列，使溶液表面张力显著下降。薛永强等[1]发明了一种合成多氨基磺酸系两性表面活性剂的新方法，该方法可引入多个磺酸基团，使其具有优良的表面活性，但是该法在合成羟甲基化合物时有聚合物生成，严重影响目标产物的表面活性。作者针对这一问题，在前人工作的基础上[2，3]对其合成方法进行改进，取得了良好效果[4]。采用类似的合成方法，以十二烷二胺、甲醛和无机磺化剂（NaHSO3或Na2SO3）为反应物合成出十二烷二胺四甲基磺酸钠，该方法有效地避免中间产物的聚合，并且目标产物的产率有了显著提高。

1 实验过程

1.1 实验原材料

十二二胺，无水乙醇，甲醛溶液（38%），氢氧化钠，亚硫酸氢钠，盐酸（1mol/L），去离子水

1.2 十二烷二胺四甲基磺酸钠的合成

制备过程分三步进行：

第一步，取一定量38%的甲醛溶液，加入至装有搅拌器、温度计和恒压滴液漏斗的三口瓶中，再向三口瓶中加入6倍体积的去离子水以稀释甲醛溶液，用20%NaOH水溶液将体系pH值调节为9。按照化学计量比取己二胺，将其溶解于水中，然后将十二二胺的水溶液转入至恒压滴液漏斗中。在室温条件下用恒压滴液漏斗缓慢将十二二胺溶液滴入至三口瓶中。随着十二二胺溶液的加入，有白色固体生成。室温下通过滴加NaOH溶液保持体系pH不变。继续搅拌反应3h，得白色块状N-羟甲基化合物。

第二步，按化学计量比将NaHSO3溶解于水中，分批加入至三口瓶中，用盐酸调节体系pH至1.0～2.0，室温下维持pH继续搅拌反应6.0h后，冰浴下冷却8h～10h。迅速过滤并用冰水洗涤，90℃下干燥3～4h，即得白色粉末状氨基磺酸的酸式产物。

第三步，将酸式产物按化学计量比与NaOH固体混合置于研钵中，研磨约30min后干燥，即得最终目标产物——十二烷二胺四甲基磺酸钠。

1.3 方法

表面活性剂类型用溴酚蓝法进行定性表征；表面活性剂的HLB值采用川上法测定；表面张力和临界胶束浓度（CMC）分别用最大起泡法和电导率法[5]测定。

2 结果

2.1 溴酚蓝法定性表征

将配制的表面活性剂溶液加入至溴酚蓝试剂中，最终溶液颜色呈现浅蓝紫色且略显蓝紫色荧光，证明产物为两性表面活性剂。

2.2 表面张力的测定

采用最大起泡法，在24℃恒温条件下，测得产物十二烷二胺四甲基磺酸钠的表面张力为37.11×10-3N/m3，而水的表面张力为72.13×10-3N/m3，说明该化合物表面张力值约为水表面张力值的一半。

2.3 亲水亲油平衡值（HLB）

将亲油基和亲水基的摩尔质量分别用M0和Mw表示（整个摩尔质量＝M0＋Mw），根据川上法,十二烷二胺四甲基磺酸钠的HLB值＝7+11.7×lg（412/252）＝9.49

表面活性剂的亲水亲油平衡值决定其表面活性及用途，从这里计算的HLB值来看，十二烷二胺四甲基磺酸钠具有优良的分散效果，适合做O/W乳化剂。

2.4 临界胶束浓度（CMC）

采用电导率-浓度曲线，曲线转折点即为对应的临界胶束浓度。

图1 十二烷二胺四甲基磺酸盐的电导率-浓度曲线

由图1可知，十二烷二胺四甲基磺酸钠的CMC值为37.65mmol/L

3 结语

综上所述，本工作以十二烷二胺、甲醛及无机磺化剂(NaHSO3或Na2SO3)为原料，合成出两性表面活性剂——十二烷二胺四甲基磺酸钠。反应的滤液均可循环使用，合成路线符合绿色化学的要求。所合成的表面活性剂具有临界胶束浓度大小适中、表面活性高的优点。该法具有原料易得、条件温和、操作简便、产率较高及绿色经济等特点，合成技术经济便利，具有一定的工业化参考价值。

[1]薛永强,汤芝平,赵红.氨基酸磺酸系两性表面活性剂说明书[P].中国.CN 100361969C.2008-1-16.

[2]汤芝平,薛永强,赵红.氨基磺酸系两性表面活性剂的新合成法及其机理推断[J].化学工业与工程技术,2008：01.

[3]汤芝平,薛永强,赵红,栾春晖.氨基磺酸系两性表面活性剂的新合成法[J].化学工业与工程技术,2008：01.

[4]常越凡.一种多磺酸基多胺基表面活性剂的制备过程改进及性能表征[J].资源节约与环保,2016(9)：53-53.

[5]王文波,刘玉芬,申书昌.表面活性剂实用仪器分析[M].化学工业出版社,2000：04.