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红外光谱在表面活性剂(清洗剂,纺织助剂等领域)分析中的应用(上)

作者:陈工 上传时间:2014-03-21 13:01:57 分享到:

1.表面活性剂概念与分类
  表面活性剂是兼具亲水亲油的一类两亲性化合物,在溶液的表面能够定向排列,使表面张力显著下降。表面活性剂的分子结构中具有两亲性:一端为亲水基,常见的有羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐、羟基,醚键等;另一端为憎水基团,常见的是极性烃链。表面活性剂常分为离子型禾非离子型以及特种表面活性剂;离子型又分为阳离子型、阴离子型和两性。由于其独特的界面性质,表面活性剂被广泛的用在整个化工行业,几乎涵盖了精细化工的所有领域。
2.表面活性剂常见分析方法
  在常见的精细化学品中,如清洗剂、金属加工液、金属表面处理剂、印染助剂等领域中所用到的表面活性剂一般为几种复配,在样品配方分析中单用一种手段难以实现全面的剖析。常用的表面活性剂分析多结合物理分离,分离前后进行滴定,红外光谱(IR),核磁共振分析(NMR),有机质谱(MS)等综合解谱分析,从而实现定性定量。 其中红外光谱分析(IR),OMNIC光谱库可快速辨别未知成分,包括了9000种光谱图和创新的多成分搜索路径,对未知物样品以及混合物样品光谱进行谱库检索,对混合物样品可以进行剖析。由于其快捷以及强大的图谱库,在表面活性剂分析中至关重要。 
3.不同类型表面活性剂红外图谱分析
一、阴离子表面活性剂
阴离子表面活性剂分为四大类:羧酸盐、磺酸盐、硫酸盐、磷酸酯。
  羧酸盐
  脂肪皂盐类表面活性剂在1564cm-1左右呈特征吸收。用酸酸化后,此吸收消失,而出现1710cm-1吸收峰,图1为某清洗剂分离组分的红外光谱图以及图库匹配的标准物质图谱,根据图库匹配该组分为油酸钠盐。

禾川化学成分分析配方还原

磺酸盐(金属清洗剂)
  最具代表性的磺酸盐表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠(LAS),
  在1200-1150cm-1出现宽阔的强吸收峰,1130-1, 1042 cm-1为-S=O变形振动吸收峰;1600、1500 cm-1和900~700 cm-1的为芳香环吸收峰;1013 cm-1为-C-H 变形振动。LAS中的直链烷基以1410 cm-1和1380 cm-1的末端甲基吸收为特征,而支链ABS除1400 cm-1和380 cm-1处得吸收外,还出现1367 cm-1处得支链甲基的吸收。磺酸盐与硫酸酯盐的红外图谱最大区别为:磺酸盐的最大吸收波长的波数低于1200 cm-1,硫酸(酯)盐的最大吸收波长的波数在1220 cm-1附近。图2为某清洗剂分离组分的红外图谱以及图谱库最佳匹配标准图谱,根据分析和图库匹配可以有力的判断该组分为十二烷基苯磺酸钠。

禾川化学成分分析配方还原

硫酸盐(工业清洗剂)
    图3为某清洗剂直接烘干混合物的红外图谱以及最佳匹配,根据图库匹配判断样品中主要成为十二烷基硫酸钠(K12):1250,1207cm-1的分裂的强吸收峰为-S=O变形振动引起,除1220 cm-1附近吸收外,在1120 cm-1附近有宽吸收的话,即表明是AES,随着环氧乙烷(EO)加合数增加,1120 cm-1吸收带增强。

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磷酸酯盐(纺织助剂)
    磷酸酯盐由于其耐碱性以及抗静电作用,经常被用在工业清洗剂以及纺织助剂中。烷基磷酸酯盐有烷基磷酸酯和烷基聚氧乙烯醚磷酸酯盐(通常为钾盐),图4为脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐的红外图谱:磷酸酯在1240cm-1附近和1087cm-1处得吸收带较显著,分别为P=O振动吸收峰和醚键吸收峰。

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