CN1297427A - 用烯烃磺酸制成的阴离子表面活性剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及由芳香族或取代的芳香化合物和烯烃磺酸所制备的一种新阴离子表面活性剂及其制备方法。本发明是在磺酸中和前用烯烃磺酸在同一步骤完成芳基化合物的烷基化和磺化。本发明的方法允许官能团磺酸基连接在烷基链的末端而不是连接在芳环上,如此可允许选择在磺化和烷基化以前的芳基化合物上的取代基,或是支链,直链,或烷氧基,或其组合。本发明用膜式磺化α－烯烃所产生之烯烃磺酸去烷基化苯、单取代芳族、多取代芳族、烷基苯、烷氧基苯、多环芳族、单取代多环芳族、多取代多环芳族、萘、烷基萘、酚、烷基酚、烷氧基酚、及烷氧基烷基酚、烷基取代或多取代环或多环化合物,以产生相应的磺酸,该磺酸含有衍生于膜式磺化中使用的直链或支链的α－烯烃的额外烷基。

Description

用烯烃磺酸制成的阴离子表面活性剂
                        发明背景
1、发明领域
本发明涉及一种由芳香族或取代芳族分子与烯烃磺酸衍生成的新阴离子表面活性剂，更具体地说，本发明涉及烷基、双烷基和多取代的芳族磺酸盐及制备该取代的芳族磺酸盐的方法，其中在中和以前用烯烃磺酸一步完成烷基化和磺化一种芳族化合物。
这种新的表面活性剂和其制备方法与目前存在的芳族磺酸盐类的表面活性剂相比，具有以下优点。1)双烷基及多取代芳基磺酸盐可以容易且以高收率合成。2)烷氧基化芳族磺酸盐可以容易且以高收率合成。3)混合直链和支链取代的双烷基芳族化合物可容易且以高收率合成。4)烷基苯磺酸盐可不需使用目前昂贵的常规烷基化程序工艺来合成。5)烷基酚烷氧基化磺酸盐可以不需使用目前昂贵的常规烷基化程序工艺来合成。6)本发明新的表面活性剂具有独特的结构，其磺酸基是接连在一个烷基链的末端而非芳环上。
2、现有技术
烷基苯磺酸盐在洗涤剂及工业上被普遍、广泛使用。第二次世界大战刚结束时，使用丙烯四聚物和苯的反应，以氯化铝(AlCl3)为催化剂制备的合成洗涤剂开始为大家所接受并且成为普遍的洗衣服用的洗涤剂。1960年代，支链烷基苯磺酸盐被发现在污水处理厂和河流湖泊中产生过多的泡沫，这是由于其缓慢的生物降解力。进而开发了洗涤效果不错且生物降解快的由直链烯烃反应生成的直链烷基苯磺酸盐(美国专利号3,585,253 Huang,6/15/1971)或由直链氯烷烃反应生成的直链烷基苯磺酸盐(美国专利号3,355,508Moulden,11/28/1967)。近年来，氟化氢及Detal工艺替代了AlCl3工艺，因为AlCl3工艺在环保上被抗拒。表一是以氟化氢为催化剂而制成的洗涤剂烷基化物的典型的收率。
表一洗涤剂的烷基化物的典型收率(吨)
支链烷基化物 直链烷基化物
进料
直链烷烃     ---     82.9
苯     39.9     34.3
丙烯四聚物     86.7      ---
总进料     126.6     117.3
产生的物质
氢     ---     1.1
轻组份     ---     3.8
氟化氢再生器下出料     2.5     2.8
轻烷基化物     8.0      ---
洗涤剂烷基化物     100.0     100.0
重烷基化物     16.1     9.6
总产量     126.6     117.3
洗涤剂应用是烷基苯及烷基苯磺酸盐的主要市场。但它们也被大量用于润滑剂、冷却剂、工业用表面活性剂、分散剂、乳化剂、防腐剂、破乳剂及其它多种用途，发现它们广泛应用于许多工业，其中包括原油回收、精炼、乳胶聚合、纺织品染色、农业、工业、公共清洁、钻井液、纸浆处理、涂料及粘着剂。
目前生产工艺设计旨在使洗涤剂用烷基化物(主要成份是单烷基苯)产生高收率。重烷基化物(主要是二烷基苯)的收率因此减少。而重烷基化物在油溶性表面活性剂及特殊化学产品方面有相当的需求。双烷基苯磺酸盐(美国专利号4,004,638，授予Burdyn,Chang及Cook,1/25/1977及美国专利号4,536,301，授予Molly和Swedo,8//20/1985)，烷基二甲苯磺酸盐(EP121964)和双烷基酚聚乙氧基烷基磺酸盐(美国专利号4,220,204，授予Hughes,Kudchadker及Dunn,9/2/1980)都是有关增加原油产量所用的添加剂；然而因为可转化成相应磺酸盐的重烷基化物收率低，在本发明以前，这些物质的利用受到限制。再加上以前没有商业上可实行的生产工艺，直到本发明才可以商业化生产二-和三-烷基苯，其中直链和支链烷基在同一苯环上。
制备了烷氧基化烷基取代的酚磺酸盐并发现其可以用作许多不同用途的表面活性剂。美国专利号5,049,311，授予Rasheed,Cravey,Berger和O’Brien,9/17/1991，列举了这些化合物许多的用途，包括用于原油增产的表面活性剂、防腐剂、增溶物、水泥形成所用的起泡剂，用作染料载体的表面活性剂、作为纤维润滑剂的表面活性剂，用于乳胶聚合的表面活性剂，纺织品洗涤剂，钻井液所用的起泡剂及农业用的乳化剂。
                        发明概述
本发明是一种制备新的磺化的烷基芳族化合物的改进方法，其中芳基一步中同时被烷基化和磺化。本发明用经膜式磺化α-烯烃所产生的烯烃磺酸来烷基化芳族化合物，例如苯、或萘、或取代芳族化合物诸如烷基苯、或烷基萘、或酚、或烷氧基酚、或烷氧基烷基酚，以生成相应的磺酸，其含有反应过程中从α-烯烃衍生的额外的烷基。所生成的磺酸可以“就此”应用，或可进一步以不同的阳离子中和，例如钠、钾、钙、镁、钡、铵、乙醇胺、双乙醇胺、三乙醇胺、丙醇胺和其它胺类等，以生成阴离子表面活性剂。
使用的苯或取代芳族化合物的分子式如下。可用萘和其它多环芳族取代苯，有相类似的结果和提供生成双或多磺酸盐衍生物的额外好处。
R=没有、烷基(支链或直链C1-30+)或烷氧基(环氧乙烷，环氧丙烷，环氧丁烷或其混合物)
R′=没有、烷基(支链或直链C1-30+)
R″=没有、烷基(支链或直链C1-30+)
苯或取代芳族化合物与由磺化α-烯烃而产生的烯烃磺酸进行反应。在磺化α-烯烃时产生烯烃磺酸和磺酸内酯的混合物，其结构式如下图，烯烃磺酸是α-烯烃磺酸盐(或AOS)的前体，是一广泛被使用的表面活性剂，其用途包括起泡剂、清洁剂、乳化剂和润湿剂。如现有技术已知，烯烃磺酸是三氧化硫与单烯烃反应而生成(美国专利号2,061,617,2,572,605，授予Fincke,10/23/1951；美国专利号3,444,191，授予Nelson,5/13/1969)。Weil,Stirton和Smith在1965年10月的JAOCS,41卷，873-875页描述一种生产高收率烯烃磺酸的方法。
CH3(CH2)nCH=CHCH2SO3H
烯烃磺酸
Figure 9881322400091
                        磺酸内酯
根据本领域技术人员公知的生产过程中的温度，压力，流速及其它因素，烯烃磺酸和磺酸内酯的比例是从1∶1到大约1∶4，烯烃磺酸双键的位置和磺酸内酯环的碳数也都因生产过程中的这些参数而改变。
α-烯烃磺酸与苯或取代芳族化合物在升高温度至恰不超过反应物的分解温度，并在限量水的存在情况下进行反应，催化剂被发现可用于降低反应温度，反应时间，并提高收率，有用的催化剂包括硫酸、甲烷硫酸，磺酸琥珀酸及其他一般用在烷基化反应中的强酸催化剂。优选反应物分解温度以下的高温度。当使用例如苯之类的低沸点原料，要达到所需的高温，增加压力是必要的，在反应的早期阶段避免水份流失。如果所要的产品是相应的碱金属或碱土金属磺酸盐而不是游离磺酸，则不同的羧酸，例如乙酸、丙酸的碱金属盐或碱土金属盐，或碳酸盐例如碳酸钠或碳酸钾都可用为催化剂。反应生成的产物如下图。该游离的酸可进一步与阳离子中和，例如钠，钾，胺，钙，镁，钡、铵等，而形成阴离子表面活性盐。萘和其它的多环芳族可取代苯而有相似的结果。
Figure 9881322400101
R=没有，烷基(支链或直链C1-30+)或烷氧基(环氧乙烷，环氧丙烷，环氧丁烷或其混合物)
R′=没有，烷基(支链或直链，C1-30+)
R″=一个没有，烷基(支链或直链，C1-30+)
R_=CH3(CH2)nCH(CH2)mSO3H
本发明的目的是提供一种由单取代或多取代芳族磺酸盐而一步生产有用的阴离子表面活性剂的方法。多取代的定义是在芳族化合物上有二个或二个以上的取代基。更进一步的说，本发明提供了一种新的化合物及其生产方法，它是在中和前用烯烃磺酸同一步骤完成烷基化和磺化一种芳族化合物。所使用的烯烃磺酸带有烷基，它可以直链或支链，而磺化生成的产品，其磺酸基官能团是连接在烷基上而不是在芳环上。
再进一步的说，本发明的目的是提供一种生产单取代和多取代的烷基芳族化合物，其支链和直链烷基也可以在或是不在同一环上。
更一步说，本发明的目的是提供在磺酸中和前用烯烃磺酸烷基化苯、萘、单取代芳族化合物和多取代芳族化合物，一步完成制备单取代和多取代的烷基芳族磺酸盐的方法，其所生成的相应的磺酸带有由在磺化过程中所用的α-烯烃衍生的额外的烷基，此生产方法包括使水和未反应的芳族化合物循环来提高烷基芳族磺酸的收率。
                          发明详述
α-烯烃磺酸盐在个人用品，乳胶聚合，消防泡沫和其他许多不同的用途上广泛用作表面活性剂。这些α-烯烃磺酸盐是使用薄膜式三氧化硫反应器磺化α-烯烃而生成。Weil,Stirton和Smith(JOACS,42卷，1965年10月，873-875页)描述了1-十六碳烯和1-十八碳烯与SO3 反应，接着用氢氧化钠中和而产生其相应的十六碳烯磺酸盐。发明者注意到最终产品非单一成分而主要是两种物质的混合物，它们是烯烃磺酸盐和羟基烷烃磺酸盐，当三氧化硫和α-烯烃反应可产生的中间物磺酸内酯在反应过程中生成羟基烷烃磺酸盐，与氢氧化钠中和时不仅中和该反应生成的酸，同时也打开了磺酸内酯的环，形成其它的烯烃磺酸盐和羟基烷烃磺酸盐。表2是最终产品的大约组成。
表2典型的α-烯烃/三氧化硫/氢氧化钠反应产物
成份 大约重量百分比
烯烃磺酸盐 60-70％
3-羟基磺酸盐和4-羟基磺酸盐 30％
双磺酸盐 0-10％
美国专利号3,845,114，授予Sweeney和House,10/29/1974，描述了加入限量的水到α烯烃磺酸中，然后升温到150℃可将磺酸内脂转化为烯烃磺酸和羟基烷烃磺酸。在环打开时，有水存在也可防止烯烃磺酸的二聚物的产生。脱水时将羟基烷烃磺酸再转化成磺酸内酯而保留烯烃磺酸，重复以上所述加入限量的水，加温到150℃，再除去水而减少羟基烷烃磺酸并增加烯烃磺酸的含量的步骤可增加烃磺酸的含量，其反应程式如下：
Ault和Eisner的另一早期研究(JOACS 39卷1962年2月，132-133页)描述用酸催化酚和苯基醚与油酸的加成，他们发现用酸催化剂，例如聚磷酸或甲烷磺酸，可生成芳基取代的硬脂酸，其反应如下：其中：x+y=14 a+b=15
美国专利号3,502,716，授予kite,3/24/1970描述用碱金属或碱土金属羧酸盐在高温下与羟基磺酸酐反应生成相应的碱金属或碱土金属烯烃磺酸盐。这项专利可说明α-烯烃磺酸在高温可以大部分转化为烯烃磺酸盐。
美国专利号3,951,823，授予Straus,Sweeney,House和Sharnan,4/20/1976，描述α-烯烃自身之间的反应和与其他磺化单体反应生成的二磺酸二聚体是一种应用在泡沫清洗油井中很好的起泡剂。该参考文献特别要求两个单体均含有一个磺酸基。该参考文献并指出最合适的原料必须在每个分子上包括至少约5个非芳族碳原子，一个磺酸基官能团，即-SO3-，和以下其中一项：(1)一个碳-碳双键，-CH=CH-；(2)一个烷醇羟基，或具有上述磺酸基的磺酸酯基，即，磺酸内酯，且该官能团必须是连接在非芳族的碳原子上并用碳和/或氢原子平衡的取代基。
尽管现有技术中有这种改革方案，或许是因为双取代和多取代的芳香族磺酸盐都被认为是不希望有的副产品，本领域技术人员从未尝试用α-烯烃和三氧化硫反应生成AOS磺酸在中和前同时烷基化和磺化芳香基化合物，如苯、萘、取代苯和取代萘。
本发明生成的新的磺酸和磺酸盐衍生物是由一步完成芳族化合物的烷基化及磺化生成的，其是有用的阴离子表面活性剂。美国专利号3,845,114涉及用α-烯烃和三氧化硫反应，经后续的重复水解和脱水作用而生成烯烃磺酸。本发明可利用此强酸去烷基化芳族化合物。一种额外的强酸催化剂可提高最终产物的收率。与美国专利号3,951,823相比，本发明不需要反应物的每个分子都含有至少约5个非芳族碳原子，一个磺酸基官能团和以下其中一项：(1)碳-碳双键，-CH=CH-；(2)一个烷醇羟基，或带有上述磺酸基的磺酸酯基，即，磺酸内酯，该官能团必须是连接在非芳族碳原子上并用碳和/或氢原子平衡的取代基，事实上本发明最优先选择的原料诸如苯、萘、烷基苯和烷基萘都是不满足美国专利号3,951,823提到的标准。
实施例1
将78.0克的苯(1.00摩尔)加入2000毫升容积，备有搅拌器，温度计和水冷凝器的五颈圆底烧瓶中。两个空的口颈用玻璃盖封住。表3列出实施例1进料表。在温度达到21℃时，搅拌下加入240克(0.839摩尔)的α-烯烃磺酸(EW=286)，其分析列于表4。在3小时内逐渐升温到110℃。用收集管收集蒸馏出的未反应的苯，并将反应温度保持在110℃直到苯不再被蒸馏出来。将收集管内所收集的苯称重，烷基苯磺酸的活性是用保留在烧瓶中的物质的酸值和CID活性(两相滴定法)来测定。此反应共收集48.9克未反应的苯，在烧瓶中留有266.3克产品，转化率是以下公式计算：
100×((78.0克-48.9克)/(0.8×78克))=46.6％
由两相滴定法(CID)测定的反应物活性是44.4％。本领域技术人员已知CID滴定法是用季铵盐1622测定阴离子表面活性剂活性的方法。产品在0.1％浓度，22°,PH值=7时的表面张力是42.9mN/m，临界胶束浓度(CMC)是0.05％。
表3实施例1进料表
原料 分子量 重量，克 摩尔比
苯 78.0 78.0 1.0
α-烯烃磺酸(AOS酸) 286.0 240.0 0.839
表4α-烯烃磺酸分析表
性质 分析值
酸值，mep/g 1.55
CID活性，mep/g 1.53
平均分子量，计算值 286
C14，％ 65
C16，％ 35
实施例2
将78.0克的苯(1.00摩尔)加入到2升由不锈钢制成的备有搅拌器、热控制、冷却及300PSI的防爆膜的Parr反应器。加入28.3克(0.100摩尔)的70％浓度的磺基琥珀酸催化剂(其中含水8.49克)。搅拌中，当温度达21℃时，加入301克(1.05摩尔)的α-烯烃磺酸(EW=286)，其分析列于上表4。实施例2的进料列于表5。逐渐升温到150℃并保持4小时。4小时后降温到低于110℃，将所有未未反应的苯和水蒸馏出并收集起来，测定其重量再重新加入反应器中。将温度再升到150℃并保持4小时。4小时后再降温到低于110℃。收集蒸馏出来未反应的苯和水，记录其重量并再返回到反应器中。如此重复第三次，把水及苯加入反应器，加热到150℃并保持4小时，然后降温到低于110℃，蒸馏出来苯和水。第三次反应和蒸馏后，最终产品的分析表明，有92.6％的α-烯烃磺酸转换为C14-16的烷基苯磺酸。在假设产品的当量重量是364的情况下，用CID滴定法测定在烧瓶中留有的产品的活性度为92.5％。产品在22℃，0.1％浓度，pH值用氢氧化钠中和到7.0时的表面张力是32.2mN/m，临界胶束浓度(CMC)是0.65％，在该临界胶束浓度(CMC)下的表面张力是29.5mN/m，在钠盐产品的0.1％浓度的Draves润湿时间是4.2秒，这些数据说明此产品是非常好的表面活性剂。
表5实施例2进料表
原料 分子量 重量，克 摩尔比
苯 78.0 78.0 1.0
水 18.0 8.5 0.47
磺基琥珀酸 198.1 19.8 0.1
α-烯烃磺酸 286.0 301.0 1.05
表6实施例2产品分析表
步聚 苯，克 转化率％ 水，克 酸值me/g CID me/g 活性％
加热前 78.0 0.0 8.5 1.83 1.09 ---
第一次循环后 17.9 77.0 8.5 2.84 2.10 76.4
第二次循环后 10.2 86.9 8.5 3.12 2.38 86.4
第三次循环后 5.8 92.6 8.5 3.28 2.54 92.5
实施例3
将253.5克的烷基苯(1.00摩尔)加入2000亳升与实施例1相同设备的五颈圆底烧瓶中，此烷基苯是由C10-14直链烷烃经苯的氟化氢烷基化反应而生成，其分析值列于表7。加入10.0克的试剂级的硫酸于反应瓶中，开动搅拌，加入301.0克(1.05摩尔)的α-烯烃磺酸，其分析见上表4，该混合物在2小时内加温到140℃。进料表见表8。将这混合液保持在140℃，过程中定时取样分析酸值(AVA)的增加，直到酸值不再变化。当酸值保持恒定后，将温度降低并加入同样体积的去离子水萃取回收未反应的硫酸。回收硫酸共9.59克，相当于所加入反应中量的95.9％。当加水萃取出硫酸后，回收产品共529.1克，产品分析结果显示，得到96.2％的二烷基苯磺酸，假定产品分子量为539，红外线分析α-烯烃磺酸(图1)和直链烷基苯(图2)和最终产品(图3)显示磺酸内酯谱带1330-1360,940,895和在1700,1165,1040,965和910处的烯烃谱带消失，表明α-烯烃磺酸转化成到烷基化的烷基苯磺酸盐。
表7直链烷基苯分析
    性质     分析
    表观     白色水液体
    溴指数，PPM     47
    颜色，Pt-Co     ＜3
    2-苯基异构体     15.6
    平均分子量     253.5
    同系物分布，重量，％
    ＜C10     0.0
    C10     1.6
    C11     7.8
    C12+13     82.2
    C14     7.6
    ＞C14     0.8
表8实施例3进料表
原料 分子量 重量，克 摩尔比
直链烷基苯 253.5 253.5 1.00
磺酸 98.0 10.0 0.10
α-烯烃磺酸 286.0 301.0 1.05
实施例4
229克由丙烯四聚物和苯反应，经氟化氢烷基化产生的烷基苯(1.00摩尔)，其分析见表9，加入与实施例1相同设备的2000毫升圆底五颈烧瓶中。加入49.0克试剂级的硫酸(0.500摩尔)并开始搅拌，加入301.0克的α-烯烃磺酸(1.05摩尔)，其分析见上表4，将此混合物在2小时中增温到150℃。实施例4的进料列于表10中，此混合物温度保持在150℃并定时取样分析酸值(AV)增加，直到酸值不再变化，当酸值保持恒定后，将反应温度降低并加入同样体积的去离子水，萃取回收未反应的硫酸，回收硫酸共47.3克，或相当于所加入反应中量的96.5％，用水萃取出硫酸后，回收的产品重量共528.5克，分析次物质，得到56.8％二烷基苯磺酸盐，假定其分子量为515。
表9支链烷基苯分析
性质 分析
表观 白色水溶液
溴指数，PPM  30
颜色Pt-co ＜3
平均分子量 229
同系物分布，重量％
C9  3.7
 C10  2.8
 C11  9.3
 C12  65.8
 C13  15.5
 C14  2.3
 C15  0.6
表10实施例4进料表
原料 分子量 重量，克 摩尔比
支链烷基苯 229.0 229.0 1.00
磺酸 98.0 49.0 0.50
α-烯烃磺酸 286.0 301.0 1.05
实施例5
226.0克用环氧乙烷烷基化酚所产生的具有3摩尔环氧乙烷(EO)的苯酚(1.00摩尔)，加入与实施例1相同设备的1000毫升圆底五颈烧瓶中，加入295.0克的C16α-烯烃磺酸(1.00摩尔)并在2小时中升温到150℃，实施例5的进料见表11。该混合物保持在150℃，定时取样分析酸值(AV)的增加，直到酸值不再变化，这些数值见表12，当酸值保持常数后将产品冷却，得到产品重量520.7克，假定分子量521，分析该物质，得到70.0％烷基酚乙氧基磺酸盐。
表11实施例5进料表
原料 分子量 重量，克 摩尔比
酚+3摩尔环氧乙烷(EO) 226.0 226.0 1.00
α-烯烃磺酸 295.0 295.0 1.00
表12反应混合物分析
时间＠150℃ 酸值
0小时 59.9
1小时 62.8
2小时 73.6
8小时 75.4
实施例6
94.0克酚(1.00摩尔)加入实施例1相同的1000毫升圆底五颈烧瓶中，力入306克的C16α-烯烃磺酸(1.04摩尔)并在2小时中加温到120℃，实施例6的进料见表13。混合物保持在120℃，定时取样分析酸值(AV)的增加，直到酸值不再变化(表14)，当酸值保持常数后将产品冷却，回收到400克产品，分析该物质，酸值是147.8(100％烷基酚磺酸盐，假定分子量=389)，CID滴定法得到2.47me/g或405EW。
表13例6进料表
原料 分子量 重量，克 摩尔比
酚 94.0 94.0 1.00
α-烯烃磺酸 295 306 1.04
表14实施例6反应混合物分析
时间＠120℃ 酸值
0小时 70.0
2小时 146
3小时 147
理论值 147
实施例7
天然的和合成的烷基芳基磺酸盐的混合物与不同的碱类物质，例如氢氧化钠或碳酸钠组合使用与粗油接触时可以产生超低界面张力(＜1.0×10-2mN/m)。举例来说，美国专利号4,536,301，授予Malloy和Swedo,8/20/1985,用单和二烷基苯磺酸盐的混合物与原油作用产生超低界面张力；美国专利号4,004,638，授予Burdyn,Chang和Cook,1/25/1997用类似的混合物与碱试剂得到了超低界面张力，GB2,232,428，申请人Muijs,Beers和Roefs，1/6/1989，用双烷基苯金属磺酸盐和多烷氧基苯乙醚碱金属磺酸盐混合物也可得到低界面张力。所有以上资料都声明将磺酸盐的混合物注入地层以增加油产量。
在该实施例中评价了本发明的产品在碱性表面活性剂聚合物注入液中做表面活性剂的实用性，使用的表面活性剂组合物的配方如下：
配方A
17.0克 异丙醇
5.0克 乙二醇
16.4克 去离子水
11.6克 氢氧化钠(50％水溶液)
30.0克 双烷基苯磺酸盐，实施例3中所生成
20.0克 支链单烷基苯磺酸(98％活性物，EW=309)*
*使用空气/SO3，经降膜磺化烷基苯制备，该烷基苯是由苯和丙烯四聚物经HF烷基化制得。
配方B
17.0克 异丙醇
5.0克 乙二醇
16.4克 去离子水
11.6克 氢氧化钠(50％水溶液)
30.0克 商购双烷基苯磺酸盐(94.6％活性物，EW=429)
20.0克 支链单烷基苯磺酸(98％活性物，EW=309)*
*使用空气/SO3，经降膜磺化烷基苯制备，该烷基苯是由苯和丙烯四聚物经HF烷基化制得。
以上两种表面活性剂配方都用表15的模拟土壤组合物盐水稀释到0.3％重量，每个样品的碱浓度被调节到0.6-1.4％氢氧化钠，界面张力是用中国原油在45℃测试，界面张力仪是用德州大学500型号。
表16所显示的结果说明本发明所制成的二烷基苯磺酸盐比氟化氢工艺制成的重烷基苯磺酸盐产生超低的界面张力和比其稍好一些。
表15合成盐水
成份 浓度，mg/L
CO3 -2 375
HCO3- 1342
Cl- 691
SO4 -2 4.8
Ca+2 16
Mg+2 7.3
Na+ 1212
总溶解固体 3648
表16对原油在45℃的界面张力
西方A 配方B
氢氧化钠，重量，％ 界面张力，mN/m 界面张力，mN/m
0.6 0.7X10-3
0.8 1.05X10-2 6.5X10-3
1.0 4.6X10-3 1.6X10-2
1.2 1.3X10-3 4.3X10-2
1.4 7.4X10-3
本发明新化合物的表面性质包括低临界胶束浓度，低表面及界面张力，润湿快，以上所述性质使本发明产品应用于乳化剂、润湿剂、扩散剂、起泡剂、水溶助长剂、洗涤剂和工业用清洁剂，应用在油田、农业、纺织、防腐蚀、染料载体、钻井液、润滑剂及水泥。

Claims (29)

1、一种阴离子化合物，其包含一种由芳族化合物与烯烃磺化生成的酸反应形成的磺化的烷基芳族化合物，其中：
a)所述芳族化合物选自苯，单取代的芳族、多取代芳族、烷基苯、烷氧基苯、多环芳族、单取代的多环芳族、多取代的多环芳族、萘、烷基萘、酚、烷基酚、烷氧基酚、及烷氧基烷基酚，和，
b)其中用于生成烯烃磺酸的烯烃包括选自直链和支链的烷基，其碳原子数为3-30。
2、如权利要求1所述的磺化的烷基芳族化合物，其中所述连接在单取代芳族化合物的基团选自直链和支链的烷基，其碳原子数为1-30。
3、如权利要求1所述的磺化的烷基芳族化合物，其中所述多取代芳族化合物包括的烷基选自直链和支链的烷基，其碳原子数为1-30。
4、如权利要求1所述的磺酸烷基芳族化合物，其中所述取代在芳族化合物上的烷氧基选自环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷和其二个或二个以上的组合，其烷氧基数为1-100。
5、如权利要求1所述的烯烃，其中该烯烃是含有3-30个碳原子的α-烯烃。
6、一种制备磺化的烷基芳族化合物的方法，其中磺酸基是连接在烷基上，其步骤包括：用芳族化合物和烯烃磺酸反应制成烷基芳族磺酸，其中：
a)所述芳族化合物选自苯、单取代的芳族、多取代芳族、烷基苯、烷氧基苯、多环芳族、单取代的多环芳族、多基取代的多环芳族、萘、烷基萘、酚、烷基酚、烷氧基酚及烷氧基烷基酚，和，
b)所述制成烯烃磺酸所使用的烯烃包含一烷基，该烷基选自直链和支链烷基，其碳原子数为3-30。
7、权利要求6所述的方法，其中：所述的单取代芳族化合物含有烷基，该烷基选自直链和支链的烷基，其碳原子数为1-30。
8、如权利要求6所述的方法，其中所述的多取代芳族化合物含有烷基，该烷基选自直链和支链的烷基，其碳原子数为1-30。
9、如权利要求6所述的方法，其中所述取代在芳族化合物上的烷氧基选自环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷和其二个或二个以上的组合，其烷氧基数为1-100。
10、如权利要求6所述的方法，其中所述烯烃是α-烯烃，其碳原子数为3-30。
11、如权利要求6所述的方法，其反应更进一步包括以下步骤：在芳族化合物和烯烃磺酸之反应混合物中加入催化剂。
12、如权利要求11所述的方法，其中所述催化剂选自硫酸、甲磺酸和磺基琥珀酸。
13、如权利要求6所述的方法，其中制备烷基芳族磺酸的方法进一步包括以下步骤：在使用烷基芳族磺酸以前，用碱、碱土和胺之一进行中和。
14、如权利要求6所述的方法，其中在芳族和烯烃磺酸之反应混合物中加入带有阳离子的盐类催化剂，同时一步完成芳族化合物的烷基化与中和作用，所述的阳离子选自钠、钾、铵、钙、镁、钡和胺。
15、如权利要求14所述的方法，其中所述催化剂选自弱酸、乙酸、丙酸和碳酸的碱金属盐。
16、如权利要求6所述的方法，其反应进一步包括提高由芳族化合物转化成烷基芳族磺酸化合物的转化率的方法，其中包括以下额外步骤：在反应混合物中加水并将温度升到大约150℃，保持大约4小时，再将温度降到大约100℃，将基本上所有未反应的芳族化合物及水从反应混合物中蒸馏出来，重复将温度升到大约150℃，保特大约4小时，再将温度降到大约100℃，将未反应的芳族化合物及水从反应混合物中蒸馏出来，直到基本上所有芳族化合物转化为烷基芳族磺酸。
17、如权利要求16所述的方法，制备烷基芳族磺酸的方法包括以下步骤：在使用烷基芳族磺酸以前，用碱、碱土和胺之一进行中和。
18、烷基芳族磺酸及其盐类做为增加原油增产、清洁剂、乳化聚合、增泡剂、水泥、和钻井乳化液、纺织、润滑剂组分或防腐剂中的表面活性剂的用途，其中所述表面活性剂包括：
a)芳族化合物与烯烃磺酸反应所生成的烷基芳族磺酸盐，其中芳族化合物选自苯、单取代的芳族、多取代芳族、烷基苯、烷氧基苯、多环芳族、单取代的多环芳族、多取代的多环芳族、萘、烷基萘、酚、烷基酚、烷氧基酚及烷氧基烷基酚，和
b)所述制成烯烃磺酸所使用的烯烃包含一烷基，该烷基选自直链和支链的烷基，其碳原子数为3-30。
19、权利要求18所述的用途，其中所述的单取代芳族化合物含有烷基，该烷基选自直链和支链的烷基，其碳原子数为1-30。
20、如权利要求18所述的用途，其中所述的多取代芳族化合物含有烷基，该烷基选自直链和支链的烷基，其碳原子数为1-30。
21、如权利要求18所述的用途，其中所述取代在芳族化合物上的烷氧基选自环氧乙烷，环氧丙烷，环氧丁烷和其二个或二个以上的组合，其烷氧基数为1-100。
22、如权利要求18所述的用途，其中所述烯烃是α-烯烃，其碳原子数为3-30。
23、如权利要求18所述的用途，其反应更进一步包括以下步骤：在芳族化合物和烯烃磺酸之反应混合物中加入催化剂。
24、如权利要求23所述的用途，其中所述催化剂选自硫酸、甲磺酸和磺基琥珀酸。
25、如权利要求18所述的用途，其制造烷基芳族磺酸的反应进一步包括以下步骤：在使用烷基芳族磺酸以前，用碱，碱土和胺之一进行中和。
26、如权利要求18所述的用途，其中在芳族和烯烃磺酸之反应混合物加入带有阳离子的盐类的催化剂，同时一步完成芳族化合物的烷基化与中和作用，所述的阳离子选自钠、钾、铵、钙、镁、钡和胺。
27、如权利要求26所述的用途，其中所述催化剂选自弱酸，乙酸，丙酸和碳酸的碱金属盐。
28、如权利要求18所述的用途，其反应进一步包含提高由芳族化合物转化成烷基芳族磺酸化合物的转化率的方法，其中包括以下额外步骤：在反应混合物中加水并将温度升到大约150℃，保持大约4小时，再将温度降到大约100℃，将基本上所有未反应的芳族化合物及水从反应混合物中蒸馏出来，重复将温度升到大约150℃，保特大约4小时，再将温度降到大约100℃，将未反应的芳族化合物及水从反应混合物中蒸馏出来，直到基本上所有芳族化合物转化为烷基芳族磺酸。
29、如权利要求28所述的用途，其中烷基芳族磺酸的制备进一步包括以下步骤：在使用烷基芳族磺酸以前，用碱、碱土和胺之一进行中和。
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