烷基苯磺酸钠的化学结构、性能及制备工艺分析
李桂玲
【摘 要】@@ 1 前言rn烷基苯磺酸钠(Alkyl Benzene Sulfonate)是阴离子表面活性剂中最重要的一个品种,也是我国合成洗涤剂活性物的重要来源.据统计,目前全球每年用于洗涤剂的烷基苯磺酸钠在100万吨左右,数量可观.
【期刊名称】《中国洗涤用品工业》
【年(卷),期】2010(000)002
【总页数】4页(P45-48)
【作 者】李桂玲
【作者单位】南风化工集团股份有限公司,山西,运城,044000
【正文语种】中 文
烷基苯磺酸钠（Alkyl Benzene Sulfonate）是阴离子表面活性剂中最重要的一个品种，也是我国合成洗涤剂活性物的重要来源。据统计，目前全球每年用于洗涤剂的烷基苯磺酸钠在100万吨左右，数量可观。自1936年由美国国家苯胺公司开始生产烷基苯磺酸钠以来，迄今已有60多年的历史，一直受到使用者的欢迎和生产者的重视。近十几年来，尽管合成洗涤剂生产技术和产品结构发生了很大变化，但是无论现在还是可见的将来，该表面活性剂仍将是合成洗涤剂活性物的主要原料。本文将从化学结构与性能的关系及其制备工艺等方面对烷基苯磺酸钠进行综合阐述。
烷基苯磺酸钠是一种黄油状液体，经纯化后，它可以形成六角形或斜方形薄片状结晶。烷基苯磺酸盐的通式为：
式中：R为烷基，R′为H或烷基。其疏水基为烷基苯基，亲水基为磺酸基。
早期的烷基苯磺酸钠产品为四聚丙烯苯磺酸钠。因支链烷基苯磺酸盐的生物降解性差，自20世纪60年代中期起，正构烃为原料的直链烷基苯磺酸盐（Linear Alkyl Benzene Sulfonate，简称LAS）逐渐成为主流产品。
LAS一般由十二个碳组成，平均分子量为323。工业直链烷基苯磺酸钠外观为棕褐油状粘稠液体，为有机弱酸，30℃时密度约为1050kg/m3。产品水溶性好，用水稀释时产生热，具有良好的去污、湿润、乳化能力和泡沫性能，以及良好的生物降解性，在酸性、碱性和某些氧化物（如次氯酸钠、过氧化物等）溶液中稳定性好，是优良的洗涤剂和泡沫剂。直链烷基苯磺酸钠原料来源充足，成本低，制造工艺成熟。它在洗涤剂生产过程中易于喷雾干燥成型，因此是洗衣粉的必要组分。另外，LAS还广泛用于餐具洗涤剂及工业清洁剂、合成化学等工业领域。
关于LAS的生物降解性能，大多数的试验研究结果表明，在有氧和厌氧条件下LAS均易生物降解，且降解速度快、降解率高（通常能达90%左右）。另外，多年来大量的实地监测结果表明，LAS经过30多年的使用并未在环境中积聚[1,2]。
烷基苯磺酸钠通常不是纯化合物，其组成受原料和工艺路线不同而有所差异，致使其表面活性和胶体性质亦有所不同。在结构方面，影响烷基苯磺酸钠性能的因素很多，主要有烷基碳原子数、烷基链的支化度、烷基链数目、苯环在烷基链上的位置、磺酸基在苯环上的位置及数目等。
①对表面活性的影响：苯环上的氢被C8以上的烷基取代进所生成的LAS才具有表面活性，而且随烷基链碳原子数的增加而增大。当烷基链超过18个碳原子时，因溶解度的关系，其表面活性明显下降[3]。图1显示了碳链长度与表面张力的关系。
②对临界胶束浓度的影响：碳链长度对LAS水溶液的胶团化作用有显著影响。链长小于5个碳原子时，在水溶液中不能形成胶团。在一定的碳链长度内，LAS在水溶液中的临界胶束浓度（cmc）随着烷链碳数的增加而下降，但C18以上因水溶性差亦不能形成胶团。
③对泡沫的影响：研究表明，C14LAS的发泡力最好。另外，C10-14的LAS泡沫稳定性均良好。
reactor 性能
④对润湿力和去污力的影响：润湿力以低碳烷基为好，但去污力差。就去污力而言，烷基链小于C9和大于C14时均显著降低，以C12为最好。烷基链过短时，溶解性和润湿性有所提高，但去污力下降；碳链过长时，虽因其在水中的溶解度过低而表面活性和去污力下降，但长链烷基苯磺酸盐可作为油溶性表面活性剂，用作干洗剂的活性物或润滑油添加剂。图2显示了碳链长度与去污力的关系。
当烷基链的碳原子数相同而烷基链的分支状况不同时，各种烷基苯磺酸盐的表面活性变有差异。以C12的LAS和ABS为例，二者基本性能的相对差别如表1所示。
与ABS相比，LAS最突的优点是生物降解性好，烷基链端有季碳原子的，生物降解性显著降低。正是由于生物降解性方面的差异，高度支化的ABS已被LAS取代。
苯环上有几个短链烷基时，润湿性增加而去污力下降，当其中的一个烷基链增长时去污力就有改善。因此，作为洗涤剂组分的烷基苯磺酸盐其烷基部分应为单烷基，避免一个苯环上带有两个或多个烷基。
烷基苯磺酸盐的苯基可以结合在烷基链的任何一个位置上，如果烷基链为正-十二烷基，苯环可以结合在1～6位碳原子上而有六种位置异构体。各种异构体的分布因所选用的烷基化原料及生产工艺的不同而异。
一般来说，苯基愈靠近链端，烷基苯的沸点愈高。1-和2-位烷基苯磺酸盐在冷水中的溶解度差，尤其是1-位苯磺酸盐，其Krafft点高于60℃。而3-位和4-位烷基苯磺酸盐在水中的溶解度最好。在洗涤剂用的LAS中，1-位磺酸盐含量很低。
烷基苯磺酸盐的去污力与其在水中的浓度有关。低浓度时，3-烷基苯磺酸钠的去污力最好，其后依次为2-位、4-位、5-位6-位。1-位的烷基苯磺酸钠因其在水中溶解度的限制，去污力较低，仅高温洗涤时有所提高。随着浓度的提高，各异构体的去污力均有所提高，且趋于一致。
随着苯基向链中心位置的移动，烷基苯磺酸钠的泡沫力增高，5-位烷基苯磺酸钠的泡沫最大，而6-位泡沫力迅速下降。
润湿力以苯基在烷基链的奇数位置为好，且愈靠近中心位置润湿力愈好。且苯基愈靠近中心位置，烷基苯磺酸钠的生物降解性愈差，而各种异构体的混合物的生物降解性好于任何一种单一的位置异构体。
烷基是邻、对位定位基，又因为烷基的位阻效应，磺化产物以对位的为主。实际生产中产物的典型组成为：对位占90%，邻位占8%～9%，间位仅占1%。磺酸基在对位的烷基苯磺酸钠的cmc值较邻位的低，且去污力强，生物降解性好，但二者泡沫力相似。
烷基苯磺酸钠的结构对其性能的影响十分显著。作为洗涤剂活性物组分，直链烷基为C10-13
（平均C12）或C11-14（平均C13），苯环最好在烷基链的3-或4-位，磺酸基为对位的单磺酸，这种状态的烷基苯磺酸钠的洗涤性能最佳。
烷基苯磺酸钠的制备方法是以石油为原料，将碳原子数平均为12的煤油馏分，经过氯化后与苯缩合成烷代苯，再磺化中和而成。生产烷基苯磺酸钠有6个主要工序，即氯化、缩合、洗涤、脱苯、磺化和中和。生产流程长，工艺复杂。

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