阴离子表面活性剂及其合成技术

阴离子表面活性剂及其合成技术
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摘要：阴离子表面活性剂是表面活性剂中产量最大的一类，在水中解离后，生成憎水性阴离子，带负电荷基团脂肪酸根阴离子具有表面活性。

阴离子表面活性剂可分为羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐和磷酸酯盐四大类，具有较好的去污、发泡、分散、乳化、润湿等特性，因而被广泛应用于洗涤剂、润湿剂、起泡剂、乳化剂、等领域。

关键词：阴离子表面活性剂；应用；合成
1、阴离子表面活性剂
表面活性剂的一类。

其分子溶于水发生电离后，与亲油基相连的亲水基是带阴电荷的表面活性剂。

如脂肪醇硫酸钠在水分子的包围下，即解离为ROSO2-O-和Na+两部分，带负电荷的ROSO2-O-，具有表面活性。

不可与阳离子表面活性剂一同使用，在水溶液中生成沉淀而失去效力。

2、阴离子表面活性剂分类
2.1、羧酸盐
典型的代表品种是肥皂，它是一类脂肪酸的金属盐，通式为RCOOM，碳原子数以12～18为最好。

普通洗涤用的肥皂有油酸(十八烯酸)、硬脂酸（十八酸）、软脂酸（十六酸）、肉豆蔻酸（十四酸）、月桂酸（十二酸）的钠盐或钾盐。

2.2、硫酸盐
是一类已经使用很久的阴离子表面活性剂，具有良好的润湿、分散、乳化和洗净能力。

其分子通式为R-CH2-O-SO3Na，亲水基-O-SO3Na中的硫原子不与烷基中的碳原子直接相连，因而硫酸盐与磺酸盐相比，稳定性较差，它在酸性或碱性溶液中容易发生水解反应，工业上大量生产的硫酸盐品种有脂肪醇硫酸盐和硫酸化油。

2.3、脂肪醇硫酸盐
又称烷基硫酸盐，是具有较长烷基的高级脂肪醇经硫酸化生成的阴离子表面活性剂。

脂肪醇硫酸盐的水溶性、洗净力和乳化性能都比肥皂好，其水溶液呈中性，不损伤羊毛，在硬水中不会象肥皂那样产生沉淀，对皮肤的刺激性小，容易漂洗，生物降解性好。

通常它与烷基苯磺酸盐复配成合成洗涤剂，还可用于制备液体洗涤剂、洗发香波、药物制剂等。

脂肪醇的硫酸化反应式：
R-CH2OH+H2SO4→R-CH2-O-SO3H+H2O 。

2.4、硫酸化油
是天然油脂经硫酸化和中和成盐的产物。

硫酸化油的亲水性通常都较小，仅能微溶于水或成为乳状液，因此一般不宜用作洗涤剂，而多用作纺纱油剂、染色助剂、纤维整理剂等。

2.5、磺酸盐
产量最大的一类阴离子表面活性剂。

磺酸盐分子的通式为R-SO3Na。

亲水基SO3Na中的硫原子是和烃基中的碳原子直接相连的。

它在酸性介质中或加热时均不会发生水解，比硫酸盐稳定。

工业上较重要的磺酸盐品种有烷基萘磺酸盐、烷基苯磺酸盐和烷基磺酸盐。

2.6、烷基萘磺酸盐
是最早合成的品种，所用的原料是萘、异丙醇或丁醇、硫酸，经烷基化、磺化和中和反应便得烷基萘磺酸盐，同时还有少量二烷基及多烷基萘磺酸盐。

2.7、烷基苯磺酸盐
在表面活性剂中的产量居首位，是工业和民用洗涤剂产品的主要活性物。

20世纪30年代末，刚开始发展烷基苯磺酸盐时，将煤油先经氯化制成氯化烷烃，然后作为烷基化剂再与苯合成烷基苯，最后用浓硫酸、发烟硫酸或三氧化硫磺化成为烷基苯磺酸，再经中和成为钠盐成品。

目前，世界和中国生产的洗涤剂大部分均属软性洗涤剂。

2.8、烷基磺酸盐
比烷基苯磺酸盐发展得更早的阴离子表面活性剂。

目前，它的产量仅次于烷基苯磺酸盐。

烷基磺酸钠的分子式是R-SO3Na，式中烷基R的碳原子数为12～18。

烷基磺酸钠分子是由亲油基（烃链）和亲水基（磺酸基）组成，表面活性强，在碱性、中性和酸性介质中均较稳定，不受硬水影响，且能生物降解，但洗涤能力比肥皂差。

烷基磺酸钠的主要用途是与烷基苯磺酸钠复配成合成洗涤剂。

由于它极易吸潮，所以还常用来配制液体洗涤剂、洗发膏等剂型，供民用或纺织印染工业使用。

工业制造方法大多采用磺氯化法：RH+SO2+Cl2→RSO2Cl+HCl
3、阴离子表面活性剂合成技术
3.1、烷基苯磺酸盐的制备
生产过程可分为三部分：烷基苯的制备，烷基苯的磺化和烷基苯磺酸的中和。

3.2、烷基硫酸盐的制备
以脂肪醇经硫酸化后以碱中和而制得，工业上脂肪醇可由油脂或脂肪酸通过氢化分解得到，也可由乙烯出发通过齐格勒反应制得，硫酸化剂可采用硫酸、氯磺酸氨基磺酸、三氧化硫等。

目前工业上采用脂肪醇与三氧化硫和空气的混合气体在特殊的反应器内进行硫酸化来制备。

3.3、甘油脂肪酸酯硫酸盐
将甘油单酸酯硫酸化后，以氢氧化钠中和，即得甘油单酸酯二硫酸钠。

常用的原料为甘油单月桂酸酯，甘油单硬脂酸酯等，硫化剂为气态三氧化硫，中和剂为氢氧化钠。

3.4、烷基萘磺酸盐
由萘经经磺化生成萘磺酸，再由醇进行烷基化而制得。

3.5、烷基磺酸盐
采用璜氧化方法制得，正烷烃在紫外线照射下与二氧化硫和氧气反应，但在生成完基磺酸的同时，二氧化硫和氧气与水反应生成硫酸。

4、结束语
阴离子表面活性剂在化工生产中占有举足轻重的作用，为化工工业的发展带来巨大发展，尤其在日化行业分布广，应用范围大，更是必不可少。

其合成方法是当今研发人员的重点课题，只有发现更多更方便更经济的合成工艺路线，才会带来经济效益，推动经济发展和民用生活。

5、参考文献
1、广东工学院精细化工教研室. 精细化工基本生产技术及其应用. 广州：广东科技出版社，1995
2、程侣柏，胡家振，姚蒙正等. 精细化工产品的合成及应用. 大连理工大学出版社，1992
3、宁明华. 化学研究与应用. 1999 ，11（1）。