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摘 要：采用八氟戊醇、马来酸酐、1，4-丁二醇为原料，合成了一种新型的双子表面活性剂—1，4-丁二醇双琥珀酸八氟戊醇双酯磺酸钠。通过实验得到各步反应的最优工艺条件，单酯化反应：马来酸酐与八氟戊醇摩尔比为12∶10，加入占马来酸酐质量1%的无水乙酸钠，反应时间为4h，反应温度为80℃；双酯化反应：八氟戊醇马来酸单酯与1，4-丁二醇的摩尔比为21∶10，占八氟戊醇马来酸单酯质量15%的对甲苯磺酸催化剂，反应温度为160℃，反应时间为7h；磺化反应：NaHSO3与1，4-丁二醇双马来酸八氟戊醇双酯摩尔比为10∶22，反应温度为100℃，反应时间为6h。对终产物的性能进行测定，表面张力为：286 mN·m-1，CMC为0005 g/L。
关键词：马来酸酐；八氟戊醇；1，4-丁二醇；1，4-丁二醇双琥珀酸八氟戊醇双酯磺酸钠
中图分类号：TQ423文献标识码：A文章编号：2095-7394（2015）02-0010-06
Gemini表面活性剂是一类高效、多功能的新型表面活性剂，是由两个亲水基团和两个疏水基团通过联接基团联接而成。与传统的表面活性剂相比，双子表面活性剂有更为优良的物化性能和应用性能[1-3]。氟表面活性剂主要是碳氢链疏水基团中的部分或全部为氟原子所取代的表面活性剂，它具独特的物理化学特性和独特的界面特性，氟表面活性具有高表面活性、高热稳定性、高化学稳定性和憎水、憎油的独特性能[4-6]。设计合成新型的含氟Gemini表面活性剂为当前表面活性剂研究的热点。因此，采用八氟戊醇与马来酸酐为原料，以无水乙酸钠为催化剂发生单酯化反应，得到八氟戊醇马来酸单酯；再以对甲苯磺酸为催化剂，八氟戊醇马来酸单酯与1，4-丁二醇发生双酯化反应，得到1，4-丁二醇双马来酸八氟戊醇双酯；1，4-丁二醇双马来酸八氟戊醇双酯与亚硫酸氢钠发生磺化反应合成1，4-丁二醇双琥珀酸八氟戊醇双酯磺酸钠。1，4-丁二醇双琥珀酸八氟戊醇双酯磺酸钠是在分子中设计将单链表面活性剂磺基琥珀酸八氟戊醇酯钠盐作为两个双亲分子的离子头，经连接基团1，4-丁二醇通过化学键连接起来而成的双子表面活性剂。其表面活性剂除了具有单烷烃链和单离子头的传统表面活性剂的所有优点外，还具有更低的表面张力、更高的表面活性、更低的临界胶束浓度、奇特的粘度特性、良好的协同效应等。由于其特殊的结构表现出的独特性能，因而应用更加广泛。
1 实验部分
1.1 试剂和仪器
马来酸酐、无水乙酸钠、对甲苯磺酸、八氟戊醇、1，4-丁二醇、甲苯等均为分析纯。
SHZ-D（Ⅲ）型循环水式真空泵（河南巩义英峪予华仪器厂）、Nicolet IR200傅立叶红外光谱仪（美国Thermo Ni公司）
3 结论
（1）通过单酯化反应、双酯化反应和磺化反应，得到了1，4-丁二醇双琥珀酸八氟戊醇双酯磺酸钠，其较佳的工艺条件是：单酯化反应：马来酸酐与八氟戊醇摩尔比为1.2∶1.0，加入占马来酸酐质量1%的无水乙酸钠，反应时间为4h，反应温度为80℃，单酯化率为88.6%；双酯化反应：八氟戊醇马来酸单酯与1，4-丁二醇的摩尔比为2.1∶1.0，占八氟戊醇马来酸单酯质量1.5%的对甲苯磺酸催化剂，反应温度为160℃，反应时间为7h，双酯化率88.7%；磺化反应：NaHSO3与1，4-丁二醇双马来酸八氟戊醇双酯摩尔比为2.2∶1.0，反应温度为100℃，反应时间为6h，磺化率为87.5%。用亚甲基蓝法测定阴离子活性物含量为35.8%。此合成工艺成本低、原料易得、工艺简单。
（2）对产物的表面张力进行了测量，表面张力为28.6 mN·m-1，临界胶束浓度为0.005 g/L。结果表明1，4-丁二醇双琥珀酸八氟戊醇双酯磺酸钠具有良好的表面活性。
参考文献：
[1]宋冬冬，孙雪丽，刘方圆，等.一类磺酸系双子表面活性剂的制备及性能研究[J].日用化学工业.2012，42（6）：428-431.
[2]李小芳，陈爱明，姚志钢，等.Gemini表面活性剂-乙二醇双琥珀酸正辛醇双酯磺酸钠的合成与性能研究[J].化学世界，2007，（7）：421-424.
[3]彭国峰，蒋燕武，郭福君，等.阴离子型Gemini表面活性剂的合成与表征[J].精细石油化工进展，2007，8（3）：50-53.
[4]崔璐，徐宝财，张桂菊，等.特种表面活性剂和功能性表面活性剂-含氟双子表面活性剂的合成[J].日用化学工业，2012，42（3）：225-233.
[5]周晓东.含氟表面活性剂的结构、特性及应用研究[J].有机氟工业，2004，（2）：14-18.
[6]牟建海，姜标，解德良.氟表面活性剂在石油和消防领域的应用[J].化工科技市场，2003，26（2）：4-5.
[7]唐军，李玉杰，韩晓强，等.1，4-丁二醇双琥珀酸十八醇双酯磺酸钠的合成与性能研究[J].应用化工，2006，35（3）：203-205.
[8]贾长英，唐丽华，张晓娟，等.精细化学品剖析及常用技术原理[M].北京：中国石化出版社，2011.
[9]肖进新，赵振国.表面活性剂应用原理[M].北京：化学工业出版社，2003.
Abstract：With eight fluorine amyl alcohol，maleic anhydride and 1，4-butanediol as raw material，a new Gemini surfactants of sodium glycol bis-octafluoropentyl sulfo succinate was synthesized.The optimal reaction conditions were obtained through experiments as follow，for single esterification reaction，the molar ratio of maleic anhydride to eight fluorine amyl alcohol was 1.2∶1.0，with anhydrous sodium acetate accounted for 1% of the mass of maleic anhydride as catalyst，reaction temperature e was 80℃ and reaction time was 4h；for the double-esterification reaction，the molar ratio of eight fluorine amyl alcohol maleic acid monoester to 1，4-butanediol was 2.1∶1.0，with p-toluenesulfonic acid accounted for 1.5% of the mass of octafluoropentanol maleic acid monoester as catalyst，reaction temperature was 160℃ and reaction time was 7h；for sulfonation reaction：the molar ratio of NaHSO3 to 1，4-butanediol bis-maleic acid octafluoropentanol diester molar ratio was 1.0∶2.2，the reaction temperature was 100℃ and the reaction time was 6h.Determination of the final product performance，surface tension：28.6 mN m-1，CMC∶0.005 g/L.
Key words：maleic anhydride；octafluoropentanol；1，4-butanediol；sodium 1，4-butanediol bis-octafluoropentyl sulfo succinate
责任编辑 祁秀春
关键词：马来酸酐；八氟戊醇；1，4-丁二醇；1，4-丁二醇双琥珀酸八氟戊醇双酯磺酸钠
中图分类号：TQ423文献标识码：A文章编号：2095-7394（2015）02-0010-06
Gemini表面活性剂是一类高效、多功能的新型表面活性剂，是由两个亲水基团和两个疏水基团通过联接基团联接而成。与传统的表面活性剂相比，双子表面活性剂有更为优良的物化性能和应用性能[1-3]。氟表面活性剂主要是碳氢链疏水基团中的部分或全部为氟原子所取代的表面活性剂，它具独特的物理化学特性和独特的界面特性，氟表面活性具有高表面活性、高热稳定性、高化学稳定性和憎水、憎油的独特性能[4-6]。设计合成新型的含氟Gemini表面活性剂为当前表面活性剂研究的热点。因此，采用八氟戊醇与马来酸酐为原料，以无水乙酸钠为催化剂发生单酯化反应，得到八氟戊醇马来酸单酯；再以对甲苯磺酸为催化剂，八氟戊醇马来酸单酯与1，4-丁二醇发生双酯化反应，得到1，4-丁二醇双马来酸八氟戊醇双酯；1，4-丁二醇双马来酸八氟戊醇双酯与亚硫酸氢钠发生磺化反应合成1，4-丁二醇双琥珀酸八氟戊醇双酯磺酸钠。1，4-丁二醇双琥珀酸八氟戊醇双酯磺酸钠是在分子中设计将单链表面活性剂磺基琥珀酸八氟戊醇酯钠盐作为两个双亲分子的离子头，经连接基团1，4-丁二醇通过化学键连接起来而成的双子表面活性剂。其表面活性剂除了具有单烷烃链和单离子头的传统表面活性剂的所有优点外，还具有更低的表面张力、更高的表面活性、更低的临界胶束浓度、奇特的粘度特性、良好的协同效应等。由于其特殊的结构表现出的独特性能，因而应用更加广泛。
1 实验部分
1.1 试剂和仪器
马来酸酐、无水乙酸钠、对甲苯磺酸、八氟戊醇、1，4-丁二醇、甲苯等均为分析纯。
SHZ-D（Ⅲ）型循环水式真空泵（河南巩义英峪予华仪器厂）、Nicolet IR200傅立叶红外光谱仪（美国Thermo Ni公司）
3 结论
（1）通过单酯化反应、双酯化反应和磺化反应，得到了1，4-丁二醇双琥珀酸八氟戊醇双酯磺酸钠，其较佳的工艺条件是：单酯化反应：马来酸酐与八氟戊醇摩尔比为1.2∶1.0，加入占马来酸酐质量1%的无水乙酸钠，反应时间为4h，反应温度为80℃，单酯化率为88.6%；双酯化反应：八氟戊醇马来酸单酯与1，4-丁二醇的摩尔比为2.1∶1.0，占八氟戊醇马来酸单酯质量1.5%的对甲苯磺酸催化剂，反应温度为160℃，反应时间为7h，双酯化率88.7%；磺化反应：NaHSO3与1，4-丁二醇双马来酸八氟戊醇双酯摩尔比为2.2∶1.0，反应温度为100℃，反应时间为6h，磺化率为87.5%。用亚甲基蓝法测定阴离子活性物含量为35.8%。此合成工艺成本低、原料易得、工艺简单。
（2）对产物的表面张力进行了测量，表面张力为28.6 mN·m-1，临界胶束浓度为0.005 g/L。结果表明1，4-丁二醇双琥珀酸八氟戊醇双酯磺酸钠具有良好的表面活性。
参考文献：
[1]宋冬冬，孙雪丽，刘方圆，等.一类磺酸系双子表面活性剂的制备及性能研究[J].日用化学工业.2012，42（6）：428-431.
[2]李小芳，陈爱明，姚志钢，等.Gemini表面活性剂-乙二醇双琥珀酸正辛醇双酯磺酸钠的合成与性能研究[J].化学世界，2007，（7）：421-424.
[3]彭国峰，蒋燕武，郭福君，等.阴离子型Gemini表面活性剂的合成与表征[J].精细石油化工进展，2007，8（3）：50-53.
[4]崔璐，徐宝财，张桂菊，等.特种表面活性剂和功能性表面活性剂-含氟双子表面活性剂的合成[J].日用化学工业，2012，42（3）：225-233.
[5]周晓东.含氟表面活性剂的结构、特性及应用研究[J].有机氟工业，2004，（2）：14-18.
[6]牟建海，姜标，解德良.氟表面活性剂在石油和消防领域的应用[J].化工科技市场，2003，26（2）：4-5.
[7]唐军，李玉杰，韩晓强，等.1，4-丁二醇双琥珀酸十八醇双酯磺酸钠的合成与性能研究[J].应用化工，2006，35（3）：203-205.
[8]贾长英，唐丽华，张晓娟，等.精细化学品剖析及常用技术原理[M].北京：中国石化出版社，2011.
[9]肖进新，赵振国.表面活性剂应用原理[M].北京：化学工业出版社，2003.
Abstract：With eight fluorine amyl alcohol，maleic anhydride and 1，4-butanediol as raw material，a new Gemini surfactants of sodium glycol bis-octafluoropentyl sulfo succinate was synthesized.The optimal reaction conditions were obtained through experiments as follow，for single esterification reaction，the molar ratio of maleic anhydride to eight fluorine amyl alcohol was 1.2∶1.0，with anhydrous sodium acetate accounted for 1% of the mass of maleic anhydride as catalyst，reaction temperature e was 80℃ and reaction time was 4h；for the double-esterification reaction，the molar ratio of eight fluorine amyl alcohol maleic acid monoester to 1，4-butanediol was 2.1∶1.0，with p-toluenesulfonic acid accounted for 1.5% of the mass of octafluoropentanol maleic acid monoester as catalyst，reaction temperature was 160℃ and reaction time was 7h；for sulfonation reaction：the molar ratio of NaHSO3 to 1，4-butanediol bis-maleic acid octafluoropentanol diester molar ratio was 1.0∶2.2，the reaction temperature was 100℃ and the reaction time was 6h.Determination of the final product performance，surface tension：28.6 mN m-1，CMC∶0.005 g/L.
Key words：maleic anhydride；octafluoropentanol；1，4-butanediol；sodium 1，4-butanediol bis-octafluoropentyl sulfo succinate
责任编辑 祁秀春