长链烷基乙苯磺酸盐精细合成及性能研究

论文摘要

本文通过分子设计,以一定链长的脂肪酸与乙基苯为原料,经F-C酰基化反应生成对乙基苯烷酮,对乙基苯烷酮与格氏试剂反应合成的芳基烷基叔醇经Pd/C氢化还原,生成烷基对乙基苯,将其磺化,中和得到具有单一结构的苯环在碳链上固定位置的直链烷基苯磺酸盐。最终合成了C12-1S、C12-3S、C12-5S、C14-3S、C14-5S、C14-7S、C16-3S、C16-5S和C16-7S九种产品。重结晶方法进行提纯后,两相滴定法测定产物中活性物含量均大于95%。对乙基苯烷酮的合成中选用质子酸多聚磷酸为催化剂,反应温和,避免了许多副反应。通过正交试验考查了原料摩尔比、反应时间对对乙基苯癸酮收率的影响。得最优化条件为:n（乙苯）:n（PPA）:n（脂肪酸）=5:2:1,反应时间20h。该工艺条件下对乙基苯癸酮收率为45%50%。利用红外光谱、核磁共振氢谱和碳谱对中间体进行了结构表征;通过电喷雾质谱对最终产品进行了结构表征。分析结果表明,中间体及最终产品的结构与所设计的分子结构相符。通过表面张力的测定,研究了部分产品的表面性能。结果表明,异构体之间,随着芳基向烷基链中间移动,支化度的增加不利于形成胶束,使cmc增大;同系物之间,表面活性剂的疏水性增强,利于形成胶束,使cmc减小。表面活性剂的γcmc除了与吸附量直接相关外,表面吸附层中疏水链排列的状态和紧密程度也是γcmc主要决定因素。表面活性剂的疏水性增强,降低表面张力的效率增强;分子的支化使降低表面张力的效率降低。本文还对表面活性剂的界面性能进行了研究,通过界面张力扫描的方法测得6种产品的nmin值,为实际应用中的筛选与复配提供数据;扫描结果表明:异构体之间随着芳基向烷基链中间移动,nmin逐渐增大,其烷烃选择性增强;C14、C16两个系列随着疏水链的增加,磺酸盐与其等效烷烃的界面张力逐渐降低,C16-7S对壬烷的界面张力可降到3.9×10-4mN/m。油-水动态界面张力行为大体上呈递减趋势,界面张力随时间变化逐渐减小直至达到平衡,大多曲线在015min界面张力下降较快,1545min下降速率变缓,45min后界面张力逐渐趋于平衡。一定浓度范围内考察了十六烷基乙苯磺酸盐浓度对界面张力的影响及NaCl、NaOH的加入对界面张力的影响,并作出了相应解释。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 第一章 概述
• 1.1 表面活性剂驱油
• 1.1.1 表面活性剂的驱油机理
• 1.1.2 表面活性剂驱油的发展
• 1.1.3 驱油用表面活性剂的研究趋势
• 1.2 驱油用表面活性剂种类
• 1.2.1 非离子表面活性剂
• 1.2.2 两性表面活性剂
• 1.2.3 阴离子表面活性剂
• 1.3 烷基芳基磺酸盐的结构特征与性能关系
• 1.3.1 烷基链长度的影响
• 1.3.2 烷基链分支的影响
• 1.3.3 芳基与烷基结合位置的影响
• 1.3.4 磺酸基位置的影响
• 1.4 本课题研究内容及目的
• 第二章 长链烷基乙苯磺酸盐合成
• 2.1 实验药品与仪器
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 对乙基苯烷酮的合成
• 2.2.1 合成原理
• 2.2.2 合成步骤
• 2.3 GRIGNARD 试剂的合成
• 2.3.1 合成原理
• 2.3.2 原料的处理
• 2.3.3 引发剂的选用
• 2.3.4 合成步骤
• 2.4 对乙基苯烷基叔醇的合成
• 2.4.1 合成原理
• 2.4.2 合成步骤
• 2.5 烷基对乙基苯的合成
• 2.5.1 合成原理
• 2.5.2 合成步骤
• 2.6 长链烷基乙苯磺酸盐的合成
• 2.6.1 长链烷基乙苯磺酸的合成
• 2.6.2 长链烷基乙苯磺酸钠的合成
• 2.7 产物的提纯
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 对乙基苯癸酮合成工艺条件优化
• 3.2 中间体的物理参数
• 3.3 中间体和产物的结构表征
• 3.3.1 中间体的红外（IR）谱图分析
• 3.3.2 中间体的核磁谱图（NMR）分析
• 3.3.3 磺酸盐的电喷雾质（ESI-MS）谱图分析
• 第四章 长链烷基乙苯磺酸盐性能研究
• 4.1 实验药品与仪器
• 4.1.1 实验药品
• 4.1.2 实验仪器
• 4.2 活性物含量测定
• 4.3 表面性能研究
• 4.3.1 表面张力的测定
• 4.3.2 表面张力的测定结果与分析
• 4.4 界面性能研究
• 4.4.1 界面张力的测定方法
• min 值的测定'>4.4.2 磺酸盐n_min值的测定
• 4.4.3 动态界面张力行为
• 4.4.4 磺酸盐浓度对界面张力的影响
• 4.4.5 盐浓度对界面张力的影响
• 4.4.6 碱浓度对界面张力的影响
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要