实验1　十二醇硫酸钠的合成及性能测定

实验目的

（1）掌握阴离子表面活性剂十二醇硫酸钠的制备原理及工艺。

（2）掌握表面活性剂的表面张力和临界胶束浓度的测定方法。

实验原理

十二醇硫酸钠也称月桂醇硫酸钠、K₁₂，是重要的脂肪醇硫酸盐型阴离子表面活性剂，外观为白色粉末，易溶于水，泡沫丰富，有较好的生物降解性，耐碱、耐硬水，适于低温洗涤，易漂洗，对皮肤刺激性小。十二醇硫酸钠是牙膏中的常用发泡剂，也是香波、化妆品、各类泡沫沐浴剂、地毯清洗剂、电镀浴剂的重要活性成分，还可作农药润湿粉剂和乳液聚合乳化剂。

十二醇硫酸钠由十二醇与氯磺酸或氨基磺酸作用经中和而制得。反应原理如下：

临界胶束浓度（CMC）是衡量表面活性剂性能的一个重要参数，在该点表面活性剂从离子或分子分散状态缔合成有序的结合体（即胶束），从而引起溶液的各种性能发生明显的突变，这个开始形成胶束的表面活性剂的最低浓度被称为临界胶束浓度。临界胶束浓度可用来衡量表面活性剂的活性大小。CMC越小，表示该表面活性剂形成胶束所需的浓度越低，即达到表面饱和吸附的浓度就越低，因而可以改变表面性质，起到润湿、乳化、增溶、起泡等作用所需的浓度也越低，表示该表面活性剂的活性越大。

试剂与仪器

试剂：十二醇，氢氧化钠（5％、30％），氯磺酸，蒸馏水，氯仿，双氧气（5％），乙醇。

仪器：三口烧瓶，滴液漏斗，电热套，量筒，氯化氢吸收装置，研钵，电动搅拌器，表面张力测定仪，烧杯，温度计，蒸发皿，移液管。

实验内容

1.十二醇硫酸钠的合成

在装有氯化氢吸收装置、温度计和电动搅拌器和滴液漏斗的250mL三口烧瓶中加入19g（0.1mol）十二醇，电热套加热并将温度控制在25℃，在充分搅拌下用滴液漏斗于30min内缓慢滴加13g（0.1mol）氯磺酸，滴加时温度不要超过30℃，注意控制泡沫，勿使物料溢出。加完氯磺酸后，于（30±2）℃反应2h，反应中产生的氯化氢气体用质量分数为5％的氢氧化钠溶液吸收。

硫酸化结束后，将硫酸化物缓慢地倒入盛有100g冰和水的混合物的250mL烧杯中（冰:水=2:1），同时充分搅拌，外面用冰水浴冷却。最后用少量水把三口烧瓶中的反应物全部洗出。稀释均匀后，在搅拌下滴加质量分数为30％的氢氧化钠溶液进行中和至pH值为7～8.5，温度控制在50℃。加入约0.5％的双氧水漂白，得到稠厚的十二醇硫酸钠。将上述浆液移入蒸发皿，在蒸汽浴上或烘箱内烘干，于研钵中压碎研磨后得到白色粉状或粒状十二醇硫酸钠约33g，收率约110％。

2.表面张力与临界胶束浓度的测定

制备的十二醇硫酸钠用乙醇重结晶后，用去离子水配制0.2mol·L^-1的溶液，用移液管移取样品0.1mL于表面张力仪中，用洗耳球打气数次，使溶液浓度均匀，然后调节液面与毛细管端相切，测定精密数字压差计最大的压力差Δp_max。然后依次加入0.2mL、0.2mL、0.2mL、0.5mL、0.5mL、1.0mL、1.0mL溶液，每加一次测定一次压力差Δp_max。直到溶液的量加到饱和为止，这时压力计的Δp_max几乎不再随溶液的加入而变化。按下式计算不同浓度的十二醇硫酸钠溶液的表面张力：

式中　σ——被测溶液的表面张力；

σ₀——25℃、标准大气压下水的表面张力；

Δp_max，Δp_0，max——实验测定的被测溶液和水的精密数字压差计最大的压力差。

以样品所测得的表面张力对溶液浓度作图，根据拐点可以得到十二醇硫酸钠的临界胶束浓度。

注意事项

（1）氯磺酸遇水会分解，故所用玻璃仪器必须干燥。

（2）氯磺酸的腐蚀性很强，使用时要戴橡胶手套，在通风橱内取。

（3）氯化氢吸收装置要密封好。

（4）表面张力仪测定时系统要保持良好的密封性。

思考题

（1）硫酸醇盐型阴离子表面活性剂有哪几种？写出结构式。

（2）滴加氯磺酸时温度为什么控制在30℃以下？

（3）十二醇硫酸钠的产率为什么超过100％？杂质是否一定要除去？

参考文献

［1］龚盛昭，税永红.精细化工实验与实训［M］.北京：科学出版社，2008.

［2］朱凯，朱新宝.精细化工实验［M］.北京：中国林业出版社，2012.

［3］周艳，黄宏志，丁正学，鲁德平.十二烷基硫酸钠制备方法的探讨［J］.实验技术与管理，2006，23（3）：41-43.