洗涤剂中的表面活性剂之脂肪醇硫酸钠

脂肪醇硫酸钠 Fatty Alcohol Sulfate F.A.S.
       脂肪醇硫酸钠也是商品洗涤剂的主成分之一，更是阴离子表面活性剂中的一个非常重要的品种。它的分散力，乳化力和去污力性能都很好，可用作重垢织物洗涤剂、轻垢液体洗涤剂，用于洗涤毛、丝织物，配制餐具洗液、香波、地毯、牙膏等洗剂。脂肪醇酸钠早在本世纪30年代即已有工业化生产，是阴离子表面活性剂中历史较久的品种，曾在日常生活上及工业化上得到广泛应用，而后，由于醇醚硫酸盐的兴起而被部分取代。脂肪醇硫酸钠的化学分子式为ROSO3Na,它的亲水基团是通过C-O-S 键与憎水基团R相联的，因此它比有C – S键的磺酸盐（R-SO3Na）易于水解，特别是在酸性介质中更敏感。脂肪醇硫酸钠耐硬水性能也较差。
    制备脂肪醇硫酸钠的方法通常是用三氧化硫、发烟硫酸或氯磺酸为硫酸化剂与C12 ~ C18 的伯醇反应。
RO – H+SO3→ RO – SO3H
或 RO – H + CLSO3H → ROSO3H+HCL
脂肪醇硫酸钠在实际生产上可以采用磺化烷基苯用的同样膜式多管磺化器来硫酸化脂肪醇。SO3经冷却过滤后进入多管膜式反应器后与脂肪醇相遇即发生硫酸化反应，生产脂肪醇硫酸，再经烧碱中和得到的脂肪醇硫酸钠成品。因为原料脂肪醇凝固点较高，所以脂肪醇的储料罐即输料泵等应保温（约30℃），磺化器夹套在投入SO3之前也应保温。脂肪醇硫酸化为放热反应，为防止局部过热，影响产品色泽，应冷却降温并控制SO3气体浓度，一般应低于4%，温度应低于40℃，比烷苯SO3 磺化温度低。脂肪醇硫酸钠易在酸性介质中水解，所以硫酸化后不经老化，水解过程知己送去中和，在中和时介质应始终保持碱性状态，中和温度约45℃。
表 2- 55  经膜式磺化器生产所得的脂肪醇硫酸钠质量指标

游离醇（以100%活性物计） 磺酸盐（以Na2SO4计） 脂肪醇硫酸钠 色泽Klett

≯1.5% ≯1.5% 35% ≯20

     硫酸化后出料温度43℃，中和温度45℃，产品pH值 9~10 。SO3/脂肪醇分子比为1.03 ~ 1.05/，收率98% 。
膜式磺化器每生产1000公斤100%成品原物料单耗为：
脂肪醇        654.5kg
SO3           291.1kg
NaOH       482.8kg
   用氯磺酸作硫酸化剂的工艺可以间歇也可连续。这个方法的主要缺点是反应中放出氯化氢，中和后生产很多氯化钠，其次，排出的氯化氢必须捕集收回，氯化氢对设备腐蚀。国外一些公司也开发了用氯磺酸连续化制造脂肪醇硫酸盐的工艺，美国契米桑公司（Chemithon）曾提供一套专利设备，其流程包括雾化器，反应釜、循环泵、冷却器、脱气釜等。脂肪醇和氯磺酸按克分子比1:1.02 进入反应器，再与大量循环物料混合在28℃反应，生产的氯化氢用泵抽出，反应产物回流至雾化混合器，部分成品抽出再行中和。此工艺醇的转化率可达95%，产品有效物含量35%，未反应醇1 ~ 1.5%，产品色泽微黄。用氯磺酸或硫酸等其他硫化剂时，反应接触时间应尽短些，反应温度要低且能有效排除反应热，硫酸化反应终了应立即中和否则产品易着色也会发生降解。
脂肪醇硫酸钠的溶解性与温度及其憎水基的碳数有很大关系，如十二醇硫酸钠在20℃其水中溶解度为60g/L,而C14 ~ C18 醇硫酸钠根本不溶，C14醇硫酸钠在35℃时为160g/L,十八醇硫酸钠在60℃的溶解度仅为50g/L。特别应指出的是脂肪醇硫酸钠对其他化合物的增溶性却是很大的，并且这种增溶性又随分子量和浓度增加而提高。如十二醇硫酸钠的2.5%溶液可使钙盐的溶解度增加几乎20倍。当脂肪醇硫酸钠成品中含有少量未反应的脂肪醇时（~1%），反而能提高或改进脂肪醇硫酸钠本身的泡沫性能及其稳定性，这是由于脂肪醇提高了增溶性。虽然脂肪醇硫酸钠的水溶性随温度变化较大，但它在一定硬度的水中仍能维持溶解状态而不沉淀，例如十二醇硫酸钠在50℃下可在115ppm的硬水中保持溶解。据资料报导十二醇硫酸钠与十二烷苯磺酸钠的去污力相比较，前者为103，后者为100，甚至在硬水中前者仍有很强的去污力。其他一些理化性能指标见表2-56.
表2- 56    脂肪醇硫酸钠的理化指标

性能指标       产品	Kraft ℃	C、M、C mgmal/L	表面张力25℃ 0.1% 达因/公分	润湿力60℃ 300ppm 0.25%，液.秒	泡沫60℃ 300ppm 0.25%， mm	餐具洗涤试验 ΔR	乳液稳定性，25℃秒	钙皂分散力，25℃，0.25% 液%
十二醇硫酸钠   十六醇硫酸钠   十八醇硫酸钠	16   45   56	6.8   0.42   0.11	49   35   40.6	19.1   11.6   18.4	185   240   190	13.8   20.4   16.6	130   不溶   不溶	30   不溶   不溶

    在洗涤剂及化妆品行业中，用量最大的脂肪醇硫酸盐是C12 ~ C14 脂肪醇硫酸盐或称椰子油醇硫酸盐。其次是C16 ~C18醇硫酸盐。市场行销的产品是钠盐或乙醇胺盐。单乙醇胺或三乙醇胺盐的Kraft点更低，所以更宜于配制液状洗涤剂。无论泡沫性能还是低温去污性能C12 ~ C14 醇硫酸盐都最为合适。只是在用热水洗涤时（60℃以上）C16 ~ C18醇的硫酸盐才能显示良好的洗涤效果，但C16~C18醇的产品乳化性能较好。带支链的脂肪醇和仲醇的硫酸盐润湿性能很好，但起泡与污力不如直链伯醇产品。

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