ساختار، عملكرد و تأثيرات محيطي الكيل بنزن سولفونات خطي
بخشی از مطلب
تفاوتهاي LAB در طول زنجيره كربن در فرآورده نهايي و موقعيت حلقه بنزن نسبت به زنجيره كربن است.
جدول 2 پراكندگي زنجير كربن در دو نوع ساختار مخلوط LAB را نشان ميدهد. يكي از آنها داراي زنجير كوتاه شامل 10- 9 كربن و ديگري داراي زنجير بلند با 13- 12 كربن است. در حالي كه LAS به طور متوسط زنجير كربن آن 14- 10 كربن دارد.
در شكل 1 پيك اصلي در كروماتوگرام LAB مربوط به ايزومرفنيل است. توجه شود كه ايزومر 1-فنيل وجود ندارد كمترين پيك در كروماتورگرام كه توسط طيف سنجي GC و MS انجام شده مربوط به شاخة الكيل بنزن است. البته مطالب گفته شده به ريشة اصلي كه درتوليد استفاده شد. بستگي دارد كه قابل جداسازي توسط تقطير نيست بنابراين در فرآيند توليد LAB بايد دقت كافي به عمل آيد.
توليد آلكيل بنزن خطي:
LAB با آلكيلاسيون بنزن توسط كاتاليزور فريدل- كرافتس در حضور كلريد آلومينيوم و يا HF انجام ميشود. آلكنهاي خطي از دهيدروژناسيون آلكانها به دست ميآيند. شكل 2 نشان دهندة سه فرآيند توليد LAB است. همانطور كه در شكل ميبينيد دو فرآيند آلكيلاسيون توسط HF انجام شده ولي اكثر آلكيلاسيونها در فرآوردههاي مايع به روش فريدل- كرافتس در حضور ALCL3 انجام ميشود.
LAB كه توليد ميشود يكسان نخواهد بود بلكه ايزومرهاي مختلفي خواهد داشت. اگر از ALCL3 به عنوان كاتاليزور استفاده كنيم مقدار 30- 25 درصد ايزومر 2-فنيل و مقدار 22- 15 درصد ايزومرهاي 3، 4، 5، 6- فنيل توليد ميشود.
جدول 3 آناليز ايزومرهاي مختلفي كه از الكيلاسيون بنزن با دو نوع كاتاليزور مختلف به دست آمده را نشان ميدهد. كه تفاوت در تركيبات آنها تحت تأثير خواص فرمولاسيون ALS در شوينده هاي مايع به خصوص حلاليت و وسكيوزيتة آنها است.
شيمي سولفوناسيون:
در سولفوناسيون يك تركيب آلي كه حاوي حلقة آروماتيك است اتم هيدروژن اسيد سولفونيك در حلقه جانشين ميشود. اين واكنش در موقعيت اورتوو پارا اتقاق ميافتد ولي درصد محصول پارا بيشتر خواهد بود.
به علت واكنشهاي جانبي كه منجر به توليد محصولات فرعي نظير سولفونها و غيره ميشود، هرگز راندمان 100 درصد در اين فرآيند نخواهيم داشت. البته تحت شرايط كنترل شده راندمان 98 درصد قابل دسترسي است.
در سولفوناسيون از سه ماده زير ميتوان استفاده كرد:
1- سولفوتري اكسايد
2-اولئوم
3-اسيدسولفوريك 98%
سولفاناسيون ميتواند به صورت فرآيند Batch يا continuous انجام ميشود.
عوامل زير مي تواند به روي فرآيند تأثير گذار باشد:
-درجة سولفوناسيون
-دماي سولفوناسيون
-در فرآيند Batch زمان واكنش وزمان تماس مواد مهم است.
-زمان و دما درمرحلة جداسازي اسيد.
همانطور كه در واكنش نشان داده شده وقتي از اسيد سولفوريك براي سولفوناسيون استفاده ميشود آب توليد ميشود كه باعث رقيق شدن محيط واكنش ميشود و ممكن است باعث متوقف شدن واكنش قبل از كامل شدن آن شود. براي رفع اين مشكل لازم است كه مواد را از مقدار تئوري آنها بيشتر استفاده كنيم بنابراين افزايش شدت شرايط سولفوناسيون باعث افزايش راندمان ميشود ولي رنگ و بوي محصول تغيير خواهد كرد.
براي دستيابي به محتواي سولفات كمتر لازم است از مقدار اسيدسولفوريك كمتري استفاده شود. اين موضوع هنگامي كه از سولفات در توليد پودرهاي شوينده استفاده ميشود اهميت كمتري دارد زيرا سولفات سديم تأثير زيادي بر روي حلاليت دارد و پايداري حرارتي آن كم است. جدول 4 خلاصهاي از شرايط پيشنهادي براي سولفوناسيون ALB با تري اكسيد سولفور، اولئوم و اسيد سولفوريك را بيان ميكند.
محصولات جانبي سولفوناسيون، پيروسولفونيك اسيد و سولفونيك انيدريد ميباشد. اين مواد در دماي زير oC35 با آلكيل اضافي تجزيه ميشوند و به فرم اسيدسولفونيك كه رنگ محصول را تغيير خواهد داد، تبديل ميشود.
الكيل بنزن سولفونيك اسيد در طي نگهداري كم كم پايداري خود ار از دست ميدهد. تغيير رنگ، كاهش مواد آلي واكنش نداده و اسيد سولفوريك آزاد نشانهاي از اين ناپايداري است. بعضي از اين واكنشها طي 24 ساعت انجام شده و بعضي تا 14 روز ادامه مييابد.
استفاده از تركيبي از طيف سنجي جرمي و SO2 fluorometry يك گروه ديگري از محصولات فرعي را مشخص كرد در فرآيند سولفوناسيون. اين محصول فرعي سولفون است. اين ماده بر اثر واكنش پيروسولفوريك اسيد با آلكيل بنزن توليد ميشود. آنها دريافتند كه مقدار زياد سولفون تأثير منفي بر روي حلاليت سولفونات سديم دارد.
اين تركيبات در عصارة پنتان حل شده در متانول قرار گرفته و به وسيله استفاده از HPLC و UV آناليز شدهاند كه نتايج آن در شكل 4 نشان داده شده است. شكل 5 نحوة تشكيل ايندريد وسولفون را نشان ميدهد.
خواص فيزيكي LABS :
محتواي روغن آزاد در LABS تأثير قابل توجهي بر خواص فيزيكي مانند ويسكوزيته و نقطة كدورت اين ماده دارد. همچنين دريافتند كه فاكتور مشخص در اين مورد مقدار سولفون در روغن آزاد است.
هر چه تعداد شاخههاي آليكل كمتر باشد در سولفوناسيون ويسكوزيته با افزايش نسبت SO3 بهLAB افزايش مييابد. زيرا وجود اين شاخهها ويسكوزيته محصول را كاهش ميدهد.
و....