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脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES)是一种阴非离子表面活性剂,具有良好的润湿,分散,乳化和耐硬水等优良性能,但AES会在高温或酸碱条件下发生分解,使其应用受到一定限制。由于脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐(AESO)分子结构中的硫酸酯基被稳定的磺酸基取代,因此AESO在具有与AES类似优良性质的基础上,极大地改善了AES的不稳定性,从而能在油田、耐高温和极端酸碱条件洗涤剂等特殊场合使用。本文以廉价的大宗产品AES为原料,在压热条件下经亚硫酸盐磺化直接转化合成AESO的反应为研究对象,对水相中合成AESO的优化条件进行了一般性探讨,重点研究了微乳相中合成AESO的反应和工艺,并考察了AESO相关理化性能,具体研究内容和全文主要结论如下:在水相中由AES直接转化法合成了产物AESO,并通过重结晶法对AESO产品进行了提纯,用红外及质谱进行了表征。通过单因素法及正交法对AESO在水相中的合成工艺进行了优化,确定优化条件为:190℃压热条件下,180 g AES (w(AES) = 14%),n(SO32-): n(AES) = 4:1,x(Na2SO3) = 92%,在450 r/min搅拌下反应4 h,AES水解率为4.6%,磺化率为75.4%,产物中AESO浓度为10.2%。通过溶剂效应实验发现,在极性有机溶剂中无法实现硫酸盐到磺酸盐的转化,在馏分油溶剂中则可得到产物,原因为在馏分油溶剂中反应物构成了反胶束结构,构成了发生反应的适宜外界条件。根据反应原料AES及产物AESO都为表面活性剂的特点,向体系中添加适量油、醇及水将反应体系构建成为浓微乳体系,并实现了以微乳液作为反应介质将AES直接转化合成AESO的反应,发现以微乳作为介质的反应有利于磺化反应的发生,并可方便得到高浓度的AESO产品。此外,通过对胶束,反胶束及微乳体系提供的微反应器结构进行比较,发现由于AES在水体系及馏分油溶液中的胶束化从静电效应及空间位阻角度阻碍了亲核反应,而微乳结构则有效地克服了胶束化带来的影响,从而促进了磺化反应的发生。对微乳相中合成AESO的工艺进行了优化,优化条件为:选择馏分油作为油相,正丁醇作为助表面活性剂,AES 3.6 g,馏分油2 g,m(馏分油): m(水) = 1:1,m(AES): m(co-SAA) = 6.4:1,n(SO32-): n(AES) = 4:1,x(Na2SO3) = 92%,在190℃压热条件、450 r/min下反应4 h,所得结果为:磺化率82.1%,水解率为12.4%,产物中AESO浓度达到29.2%。该实验结果可在1 L实验室釜中得到重现,并得到1 L釜中的适宜反应条件为:AES 360 g (w(AES) = 50%),m(馏分油): m(水) = 1:1,m(AES): m(co-SAA) = 6.4:1,n(SO32-): n(AES) = 4:1,x(Na2SO3) = 92%,在190℃压热条件、450 r/min下反应4 h,所得结果为:磺化率87.5%,水解率为12.4%,产物中AESO浓度达到42.1%。利用该合成工艺对R(PO)n(EO)mOSO3Na结构的的表面活性剂进行磺酸盐转化,发现对不含PO基团的硫酸盐型表面活性剂可顺利转化;如结构中出现PO基团,则由于位阻效应需在PO端位再添加EO基团或者PO加成时形成的端位碳为伯碳结构的物质才可实现转磺酸盐的反应。研究了微乳相中AESO合成工艺的促进条件及促进剂,结果表明:选择微波加热方式作为促进条件不能促进反应的进行;高价金属离子及阳离子表面活性剂的添加会对微乳结构造成影响,并起到的是抑制反应的作用;通过添加KI则可以成为该反应的正向促进剂,当添加w(KI) = 2%及以上时,可观察到明显的促进效应,并在w(KI) = 5%时磺化率达到90.9%,水解率控制在3.7%。测得25℃下AESO的cmc为0.31×10-3 mol/L,γcmc为33.2 mN/m,cmc相较于AES和SDS低了约一个数量级,表现出较好的表面活性。经过对AESO、AESO粗品、原料AES和标准参照物SDS的性能对比研究发现,AESO具有较好稳定性,具体性能如下:(1)耐盐性:14.0% NaCl溶液;(2)温度稳定性:120℃下放置24 h不水解;(3)耐硬水性:8000 mg/L;(4)酸碱稳定性:在pH 113,95℃的条件下静置12 h,其含量保持不变。同时实验结果表明AESO粗产品在以上性能与AESO相近,并测得在高温、高矿化度等极端酸性或碱性综合条件下都能长时间保持稳定。