实验一 十二烷基硫酸钠的制备、纯化和应用
1. 实验目的
1.掌握表面活性剂的结构性质； 2.掌握表面活性剂的基本制备方法； 3.熟悉表面活性剂的用途。 2. 十二烷基硫酸钠的性质
具有明显“两亲” 性质的分子，即含有亲油的足够长的(大于10-12个碳原子)烃基，又含有亲水的极性基团(通常是离子化的)。由这一类分子组成的物质称为表面活性剂，如肥皂和各种合成洗涤剂等，表面活性剂分子都是由极性部分和非极性部分组成的，若按离子的类型分类，可分为三大类：①阴离子型表面活性剂，如羧酸盐(肥皂)，烷基硫酸盐(十二烷基硫酸钠)，烷基磺酸盐(十二烷基苯磺酸钠)等；②阳离子型表面活性剂，主要是胺盐，如十二烷基二甲基叔胺和十二烷基二甲基氯化胺；③非离子型表面活性剂，如聚氧乙烯类。
近年来，表面活性剂的品种开发和产品应用都得到了较快发展。随着阴离子表面活性剂在工业各领域内日益广泛的应用，对其性能也提出了更多、更高、更为具体的要求，促使对表面活性剂的合成进行更为深入的研究。
十二烷基硫酸钠（sodium dodecyl benzo sulfate,代号AS）是重要的脂肪醇硫酸酯盐型阴离子表面活性剂。脂肪醇硫酸钠是白色至淡黄色固体，易溶于水，无毒。泡沫丰富，去污力和乳化性都比较好，有较好的生物降解性，耐碱，耐硬水，适于低温洗涤，易漂洗，对皮肤的刺激性小，易于合成、价格低廉，可做矿井灭火剂，牙膏起泡沫剂，纺织助剂及其他工业助剂。一直被广泛地应用于化妆品、洗涤剂、纺织、造纸、采油等工业, 还可应用于正负离子表面活性剂复配体系的性质、胶团催化、分子有序组合体等基础研究方面。
本文通过对原有氨基磺酸法进行工艺改进，缩短反应时间，增加产品的性质表征，从而大大提高了实验的综合性。 3. 实验原理 3.1 制备原理
用氨基磺酸硫酸化，其合成反应式为
C12H25OH + NH2SO3H →C12H25OSO3NH4
C12H25OSO3NH4+NaOH→C12H25OSO3Na+ NH3•H2O 3.2 测定CMC原理
表面活性剂进入水中，在低浓度时呈分子状态，并且三三两两地把亲油基团靠拢而分散在水中。当溶液浓度加大到一定程度时，许多表面活性物质的分子立刻结合成很大的集团，形成“胶束”。以胶束形式存在于水中的表面活性物质是比较稳定的。表面活性物质在水中形成胶束所需的最低浓度称为临界胶束浓度（critical micelle concentration），以CMC表示。在CMC点上，由于溶液的结构改变导致其物理及化学性质(如表面张力，电导渗透压，浊度，光学性质等)同浓度的关系曲线出现明显的转折。这个现象是测定CMC的实验依据，也是表面活性剂的一个重要特性。
4. 仪器、药品 4.1 材料与试剂
氨基磺酸，尿素，月桂醇，H2SO4，氢氧化钠溶液(30％)，广泛pH试纸，无水乙醇，乙醚，AES，6501，ABS-Na，去离子水，EDTA，苯甲酸钠，柠檬酸，香精，NaCl，CaHPO4，CaCO3，甘油，CMC，甜味剂，六偏磷酸钠水溶液（10％），丙二醇，钛白粉，立德粉，碳酸钙，滑石粉，聚丙烯酸酯乳液，氨水。 4.2 仪器
电动搅拌器，电热套，研钵，电子天平，烧杯（500ml），温度计，烧杯，索氏提取器，抽滤装置，表面张力仪，移液管（15ml），容量瓶（50ml），三辊研磨机，恒温水箱，刮板细度计，旋转粘度计。 5实验过程
5.1 十二烷基硫酸钠的制备
在装有电动搅拌器和温度计的 250ml 三口瓶中加入18ml月桂醇，5滴H2SO4。将研钵研细的10g氨基磺酸和2g的尿素分3次慢慢加入三口瓶中，同时充分的搅拌，使混合物分散开，加完后升温至105~110℃，反应1小时。
反应结束后，加入38ml水，搅匀。趁热倒出，在搅拌下用30％氢氧化钠中和至pH为7.5左右。60℃下真空干燥，称重。 5.2 十二烷基硫酸钠的纯化
乙醇重结晶：称取10g粗K12，加入150ml无水乙醇，回流至全溶，热抽滤，冷却结晶，再抽滤，得产品①，回收乙醇。
乙醚抽提：用70ml乙醚水浴50℃抽提产品①3次，提取后产物60℃真空干燥，称重，回收乙醚。
5.3 十二烷基硫酸钠表面张力及CMC的测定
精制1.44gK12，用二次蒸馏水溶解，然后在50ml容量瓶中定容（浓度为0.1mol/L），然后依次从上一浓度溶液取5ml放入50ml的容量瓶中定容（浓度为0.01mol/L）。然后依次从上一浓度的溶液中移取5ml稀释10倍，配制0.1mol/L~0.00001mol/L五个浓度的溶液。
然后从稀至浓依次测定K12溶液，并计算其表面张力，作出表面张力－浓度对数曲线，拐点处即为 CMC值。
6 十二烷基硫酸钠在精细化工产品中的应用 6.1 餐具洗涤剂的工业制备及性能测定
表1 餐具洗涤剂配方
1 2 3 4 AES 6501 ABS-Na 去离子水 11g 4g 11g 至200ml 5 6 7 8 9 EDTA 苯甲酸钠 柠檬酸 香精 NaCl 1g 适量 调pH=7~8 适量 适量 生产工艺：表活剂加入少量水，混合至糊状，加入去离子水加热溶解。80℃恒温40分钟灭菌。加苯甲酸钠、EDTA溶解，柠檬水调节pH为7~8。冷却至室温，用NaCl调节其粘度，加香精，测定其粘度。
6.2 牙膏的制备及检验
表2 牙膏的配方
1 2 3 4 5 6 7 8
CaHPO4(Na2HPO4) K12 CaCO3（SiO2） 水 甘油 CMC 甜味剂 香精 45g 2g 2g 35g 15g 1g 适量 适量 制备：首先按配方24小时以前将增稠剂cmc均匀分散于润湿剂甘油和水中，制成均匀一体的分散液。在搅拌下将糖精、防腐剂、缓蚀剂溶解于已加热至50℃的已制成的分散液中，使齐膨胀成均匀的胶水，然后加入发泡剂，待胶水适当陈化后，依次加入预先称量好的香精、摩擦剂，充分搅和，即成膏胚，膏胚在胶体磨（三辊研磨机）的告诉剪切作用下，各种微粒进一步分散而达到均匀。最后膏体经真空脱气成为结构紧密，细腻有良好光泽的膏料，灌装即得成品。
检验：观察成品牙膏膏体是否均匀，有光泽，取用部分产品擦拭表面有污渍的容器。检验产品的使用效果。 6.3水基涂料的制备及检验
涂料的配制：量取180g去离子水、50g10％六偏磷酸钠水溶液，以及25g丙二醇，迅速搅拌下逐渐加入烧杯中，再逐步加入90g钛白粉、90g立德粉、80g滑石粉和60g碳酸钙，用三辊研磨机研磨，达到30µm细度后，在慢速搅拌下加入200g聚丙烯酸酯乳液，直到搅匀为止，再加入甲醛（防腐剂）、羟乙基纤维素（增稠剂）、聚氨酯类型（流平剂）和消泡剂，用氨水调pH值为9左右，即得白色涂料。
