十二烷基磺酸钠(英文名:Sodium dodecyl sulfonate)又名月桂基磺酸钠,白色或淡黄色粉末,是一种阴离子型表面活性剂。分子式为C12H25SO3Na,相对分子量272.38 [9]。易溶于水及热乙醇,水溶液pH值介于5.5~7.5(100g/L,20℃),不溶于石油醚,在空气中容易吸水潮解。纯品熔点在300℃以上 [10]。
十二烷基磺酸钠疏水基为十二烷基,亲水基为磺酸根,常温下临界胶束浓度为12.4mmol/L,临界胶束浓度时的水溶液表面张力为30~35mN/m [2]。十二烷基磺酸钠化学性质较稳定,耐硬水且对酸碱环境适应性较强,溶液遇到浓硫酸能分解,在长链烷基季铵盐存在时可以从水溶液中沉淀析出 [21]。热稳定性好,温度在270℃以上才能分解变黑 [18]。
十二烷基磺酸钠由十二烷经磺化试剂磺化后,再经中和(磺氧化法)或水解(氯磺化法)制得 [4]。十二烷基磺酸钠具有较强的去污、渗透、润湿、发泡、乳化和分散性能,可用作洗涤剂、润湿剂、乳化剂、浮选剂、渗透剂等,广泛应用于工业、日化、生物化学等领域 [1]。例如在洗涤剂中替代传统成分以降低刺激性,或在矿物浮选中作为捕收剂提升重晶石、萤石等矿物的分离效率。十二烷基磺酸钠常与十二烷基硫酸钠(SDS)混淆,使用过程中应注意区分 [6]。
十二烷基磺酸钠属于低毒类,小鼠经口LD50为2000mg/Kg。根据GHS标准,十二烷基磺酸钠未被分类为物理危害、健康危害或环境危害物质。1%溶液有轻微刺激性,不诱导皮肤致敏,摄入后无严重伤害报告 [9]。存放时应远离氧化剂,且避免因空气剧烈搅动形成大范围扬尘 [10]。
- 中文名
- 十二烷基磺酸钠
- 外文名
- Sodium Dodecyl Sulfonate
sodiumlauryl sulfonate - 别 名
- 月桂基磺酸钠
- 化学式
- C12H25SO3Na
- 分子量
- 272.38
- CAS登录号
- 2386-53-0
- 水溶性
- 易溶
- 外 观
- 白色或淡黄色结晶或粉末
- 水溶液pH
- 7~8
- 临界胶束浓度
- 12.4mmol/L(25℃) [2]
- 表面张力
- 30~35mN/m(cmc,25℃)
- 表面吸附量
- 2.93×10-10 mol/cm2
- 分子截面积
- 0.567nm2
理化性质
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十二烷基磺酸钠为白色或淡黄色粉末,分子式为C12H25SO3Na,相对分子量272.38 [9]。易溶于水及热乙醇,水溶液pH值介于5.5~7.5(100g/L,20℃),不溶于石油醚。纯品熔点在300℃以上 [10]。常温下临界胶束浓度为12.4mmol/L,临界胶束浓度时的水溶液表面张力为30~35mN/m。临界胶束浓度随温度升高略有降低,随溶液中离子强度升高而快速下降,具体数据如下图 [2]。
十二烷基磺酸钠在水溶液空气界面吸附的标准吸附自由能随温度上升(10℃~40℃)逐渐减小(-50.7KJ/mol降低至-55.3KJ/mol),在Draves实验中,25℃下,十二烷基磺酸钠的润湿时间为28s,表现出极佳的润湿性。利用Ross-Miles法测定的十二烷基磺酸钠泡沫高度为210mm(60℃),达到最大泡沫高度时的浓度为0.011mol/L,泡沫性能属于阴离子表面活性剂中的中上水平 [11]。
十二烷基磺酸钠在酸性条件下较硫酸酯类表面活性剂稳定 [3],但强酸或高温下可能分解,可被氧化剂氧化或分解。与阳离子表面活性剂(如季铵盐)在摩尔比接近1:1时结合后可能生成沉淀,C12H25SO3Na+C12H25N(CH3)3Cl → C12H25SO3 NC12H25(CH3)3↓+NaCl [21]。
制备
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磺化阶段:十二烷烃(C12H26)与磺化剂(SO2+O2或SO2+Cl2)反应,生成烷基磺酸或烷基磺酰氯。
制备过程中需要注意控制原料纯度、反应温度、气体流速等因素以避免产生多磺化产物和其他副产物。十二烷基磺酸钠的制备还可以通过α-烯烃、烷烃氢过氧化物、氯代烷与亚硫酸氢钠反应、或α-磺基羧酸盐的脱羧反应实现 [4]。
应用
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烷基磺酸钠是发展较早的洗涤剂品种,在第二次世界大战期间,德国曾有过大量生产。十二烷基磺酸钠生产工序简单,操作方便,成本较低 [18],应用领域与常规阴离子表面活性剂相似,但生产规模相对常见阴离子表面活性剂(脂肪醇醚硫酸盐、烷基硫酸盐、烯烃磺酸盐、烷基苯磺酸盐)较小 [5]。十二烷基磺酸钠与十二烷基硫酸钠(英文名:sodium dodecyl sulfate,俗称SDS)结构性能相似,均为阴离子表面活性剂,在实际使用中常有混淆。相较而言,十二烷基磺酸钠性质更加稳定,特别是在酸性水溶液中不易水解。其溶液渗透力强,去污性好,但粘度较低,耐钙、镁性不如十二烷基硫酸钠 [6]。
日化与洗涤行业
十二烷基磺酸钠与各种助洗剂配合后,可制成粉状洗涤剂或浆状洗涤剂 [18],如洗衣粉、重垢型洗衣液和餐具清洗液等 [19-20]。
工农业
作为驱油剂,十二烷基磺酸钠与其他表面活性剂复配后,可以大幅降低油水界面张力,也可以作为化学驱主剂提供乳化降粘功能,与微生物驱配合驱油,提高原油采收率 [13] [15]。十二烷基磺酸钠可作为乳化剂,用于氯乙烯乳液聚合或作悬浮聚合的分散剂,合成橡胶等聚合用乳化剂,也可以用在颜料行业中,改善颜料分散性,防止沉降,还可作合成纤维纺丝的抗静电剂 [16-17]。十二烷基磺酸钠具有良好的润湿性能,可以增强农药在植物表面的铺展与渗透 [14],也用于平板、凸板感光胶中作润湿剂 [7]。
在印染工业中,十二烷基磺酸钠广泛用在前处理和后处理,可以缩短煮炼时间,容易漂洗,它遇金属盐类不生沉淀,遇硬水不生斑点,对织物本身的色泽光泽,都有良好效果,并有渗透、促染、匀染的作用。在毛纺工业中可作为羊毛脱脂剂,用它来回收羊毛脂,也可用作纤维柔软剂、匀染剂 [18]。
生物与科研
十二烷基磺酸钠可用于蛋白质电泳中,可通过破坏蛋白质氢键和疏水作用使其变性,并赋予均一负电荷,便于电泳分离 [6]。十二烷基磺酸钠在不同条件下可以形成多种胶束形态,作为模板可以制备有序层状纳米结构氧化锌 [12]。
安全事宜
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毒性与急救
十二烷基磺酸钠属于低毒类。小鼠经口LD50为2000mg/Kg。低浓度时无刺激性,但高浓度接触可能刺激眼睛、皮肤和呼吸道,长期暴露可能导致皮肤干燥或过敏性皮炎。大鼠实验中,摄入含1%十二烷基磺酸钠饲料可耐受,4%时抑制生长。临床上主要见有呕吐、恶心和轻度腹泻。致癌性试验结果阴性 [8]。
工作时接触可做好个人防护,如出现症状可对症治疗 [8]。吸入时,将患者移到新鲜空气处,如呼吸停止,需进行人工呼吸。皮肤和眼结膜如有接触,用肥皂和大量的水冲洗。如有食入,切勿给失去知觉者通过口喂任何东西,用水漱口,及时就医 [10]。
储存与消防
- 密封存放于阴凉干燥处,远离氧化剂,十二烷基磺酸钠多为粉末,避免因空气剧烈搅动形成大范围扬尘 [10]。
- 十二烷基磺酸钠燃烧产物为碳氧化物、硫氧化物、水。如有起火,用水雾、抗乙醇泡沫、干粉或二氧化碳灭火 [10]。