專利名稱：用烯烴磺酸制成的陰離子表面活性劑的制作方法
背景技術：
1、發(fā)明領域本發(fā)明涉及一種由芳香族或取代芳族分子與烯烴磺酸衍生成的新陰離子表面活性劑，更具體地說，本發(fā)明涉及烷基、雙烷基和多取代的芳族磺酸鹽及制備該取代的芳族磺酸鹽的方法，其中在中和以前用烯烴磺酸一步完成烷基化和磺化一種芳族化合物。
這種新的表面活性劑和其制備方法與目前存在的芳族磺酸鹽類的表面活性劑相比，具有以下優(yōu)點。1)雙烷基及多取代芳基磺酸鹽可以容易且以高收率合成。2)烷氧基化芳族磺酸鹽可以容易且以高收率合成。3)混合直鏈和支鏈取代的雙烷基芳族化合物可容易且以高收率合成。4)烷基苯磺酸鹽可不需使用目前昂貴的常規(guī)烷基化程序工藝來合成。5)烷基酚烷氧基化磺酸鹽可以不需使用目前昂貴的常規(guī)烷基化程序工藝來合成。6)本發(fā)明新的表面活性劑具有獨特的結構，其磺酸基是接連在一個烷基鏈的末端而非芳環(huán)上。
2、現(xiàn)有技術烷基苯磺酸鹽在洗滌劑及工業(yè)上被普遍、廣泛使用。第二次世界大戰(zhàn)剛結束時，使用丙烯四聚物和苯的反應，以氯化鋁(AlCl3)為催化劑制備的合成洗滌劑開始為大家所接受并且成為普遍的洗衣服用的洗滌劑。1960年代，支鏈烷基苯磺酸鹽被發(fā)現(xiàn)在污水處理廠和河流湖泊中產(chǎn)生過多的泡沫，這是由于其緩慢的生物降解力。進而開發(fā)了洗滌效果不錯且生物降解快的由直鏈烯烴反應生成的直鏈烷基苯磺酸鹽(美國專利號3,585,253 Huang,6/15/1971)或由直鏈氯烷烴反應生成的直鏈烷基苯磺酸鹽(美國專利號3,355,508Moulden,11/28/1967)。近年來，氟化氫及Detal工藝替代了AlCl3工藝，因為AlCl3工藝在環(huán)保上被抗拒。表一是以氟化氫為催化劑而制成的洗滌劑烷基化物的典型的收率。
表一洗滌劑的烷基化物的典型收率(噸)
洗滌劑應用是烷基苯及烷基苯磺酸鹽的主要市場。但它們也被大量用于潤滑劑、冷卻劑、工業(yè)用表面活性劑、分散劑、乳化劑、防腐劑、破乳劑及其它多種用途，發(fā)現(xiàn)它們廣泛應用于許多工業(yè)，其中包括原油回收、精煉、乳膠聚合、紡織品染色、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、公共清潔、鉆井液、紙漿處理、涂料及粘著劑。
目前生產(chǎn)工藝設計旨在使洗滌劑用烷基化物(主要成份是單烷基苯)產(chǎn)生高收率。重烷基化物(主要是二烷基苯)的收率因此減少。而重烷基化物在油溶性表面活性劑及特殊化學產(chǎn)品方面有相當?shù)男枨?。雙烷基苯磺酸鹽(美國專利號4,004,638，授予Burdyn,Chang及Cook,1/25/1977及美國專利號4,536,301，授予Molly和Swedo,8//20/1985)，烷基二甲苯磺酸鹽(EP121964)和雙烷基酚聚乙氧基烷基磺酸鹽(美國專利號4,220,204，授予Hughes,Kudchadker及Dunn,9/2/1980)都是有關增加原油產(chǎn)量所用的添加劑；然而因為可轉化成相應磺酸鹽的重烷基化物收率低，在本發(fā)明以前，這些物質(zhì)的利用受到限制。再加上以前沒有商業(yè)上可實行的生產(chǎn)工藝，直到本發(fā)明才可以商業(yè)化生產(chǎn)二-和三-烷基苯，其中直鏈和支鏈烷基在同一苯環(huán)上。
制備了烷氧基化烷基取代的酚磺酸鹽并發(fā)現(xiàn)其可以用作許多不同用途的表面活性劑。美國專利號5,049,311，授予Rasheed,Cravey,Berger和O’Brien,9/17/1991，列舉了這些化合物許多的用途，包括用于原油增產(chǎn)的表面活性劑、防腐劑、增溶物、水泥形成所用的起泡劑，用作染料載體的表面活性劑、作為纖維潤滑劑的表面活性劑，用于乳膠聚合的表面活性劑，紡織品洗滌劑，鉆井液所用的起泡劑及農(nóng)業(yè)用的乳化劑。
發(fā)明概述本發(fā)明是一種制備新的磺化的烷基芳族化合物的改進方法，其中芳基一步中同時被烷基化和磺化。本發(fā)明用經(jīng)膜式磺化α-烯烴所產(chǎn)生的烯烴磺酸來烷基化芳族化合物，例如苯、或萘、或取代芳族化合物諸如烷基苯、或烷基萘、或酚、或烷氧基酚、或烷氧基烷基酚，以生成相應的磺酸，其含有反應過程中從α-烯烴衍生的額外的烷基。所生成的磺酸可以“就此”應用，或可進一步以不同的陽離子中和，例如鈉、鉀、鈣、鎂、鋇、銨、乙醇胺、雙乙醇胺、三乙醇胺、丙醇胺和其它胺類等，以生成陰離子表面活性劑。
使用的苯或取代芳族化合物的分子式如下?？捎幂梁推渌喹h(huán)芳族取代苯，有相類似的結果和提供生成雙或多磺酸鹽衍生物的額外好處。
R=沒有、烷基(支鏈或直鏈C1-30+)或烷氧基(環(huán)氧乙烷，環(huán)氧丙烷，環(huán)氧丁烷或其混合物)R′=沒有、烷基(支鏈或直鏈C1-30+)R″=沒有、烷基(支鏈或直鏈C1-30+)苯或取代芳族化合物與由磺化α-烯烴而產(chǎn)生的烯烴磺酸進行反應。在磺化α-烯烴時產(chǎn)生烯烴磺酸和磺酸內(nèi)酯的混合物，其結構式如下圖，烯烴磺酸是α-烯烴磺酸鹽(或AOS)的前體，是一廣泛被使用的表面活性劑，其用途包括起泡劑、清潔劑、乳化劑和潤濕劑。如現(xiàn)有技術已知，烯烴磺酸是三氧化硫與單烯烴反應而生成(美國專利號2,061,617,2,572,605，授予Fincke,10/23/1951；美國專利號3,444,191，授予Nelson,5/13/1969)。Weil,Stirton和Smith在1965年10月的JAOCS,41卷，873-875頁描述一種生產(chǎn)高收率烯烴磺酸的方法。
CH3(CH2)nCH=CHCH2SO3H烯烴磺酸 磺酸內(nèi)酯根據(jù)本領域技術人員公知的生產(chǎn)過程中的溫度，壓力，流速及其它因素，烯烴磺酸和磺酸內(nèi)酯的比例是從1∶1到大約1∶4，烯烴磺酸雙鍵的位置和磺酸內(nèi)酯環(huán)的碳數(shù)也都因生產(chǎn)過程中的這些參數(shù)而改變。
α-烯烴磺酸與苯或取代芳族化合物在升高溫度至恰不超過反應物的分解溫度，并在限量水的存在情況下進行反應，催化劑被發(fā)現(xiàn)可用于降低反應溫度，反應時間，并提高收率，有用的催化劑包括硫酸、甲烷硫酸，磺酸琥珀酸及其他一般用在烷基化反應中的強酸催化劑。優(yōu)選反應物分解溫度以下的高溫度。當使用例如苯之類的低沸點原料，要達到所需的高溫，增加壓力是必要的，在反應的早期階段避免水份流失。如果所要的產(chǎn)品是相應的堿金屬或堿土金屬磺酸鹽而不是游離磺酸，則不同的羧酸，例如乙酸、丙酸的堿金屬鹽或堿土金屬鹽，或碳酸鹽例如碳酸鈉或碳酸鉀都可用為催化劑。反應生成的產(chǎn)物如下圖。該游離的酸可進一步與陽離子中和，例如鈉，鉀，胺，鈣，鎂，鋇、銨等，而形成陰離子表面活性鹽。萘和其它的多環(huán)芳族可取代苯而有相似的結果。 R=沒有，烷基(支鏈或直鏈C1-30+)或烷氧基(環(huán)氧乙烷，環(huán)氧丙烷，環(huán)氧丁烷或其混合物)R′=沒有，烷基(支鏈或直鏈，C1-30+)R″=一個沒有，烷基(支鏈或直鏈，C1-30+)R_=CH3(CH2)nCH(CH2)mSO3H本發(fā)明的目的是提供一種由單取代或多取代芳族磺酸鹽而一步生產(chǎn)有用的陰離子表面活性劑的方法。多取代的定義是在芳族化合物上有二個或二個以上的取代基。更進一步的說，本發(fā)明提供了一種新的化合物及其生產(chǎn)方法，它是在中和前用烯烴磺酸同一步驟完成烷基化和磺化一種芳族化合物。所使用的烯烴磺酸帶有烷基，它可以直鏈或支鏈，而磺化生成的產(chǎn)品，其磺酸基官能團是連接在烷基上而不是在芳環(huán)上。
再進一步的說，本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)單取代和多取代的烷基芳族化合物，其支鏈和直鏈烷基也可以在或是不在同一環(huán)上。
更一步說，本發(fā)明的目的是提供在磺酸中和前用烯烴磺酸烷基化苯、萘、單取代芳族化合物和多取代芳族化合物，一步完成制備單取代和多取代的烷基芳族磺酸鹽的方法，其所生成的相應的磺酸帶有由在磺化過程中所用的α-烯烴衍生的額外的烷基，此生產(chǎn)方法包括使水和未反應的芳族化合物循環(huán)來提高烷基芳族磺酸的收率。
發(fā)明詳述α-烯烴磺酸鹽在個人用品，乳膠聚合，消防泡沫和其他許多不同的用途上廣泛用作表面活性劑。這些α-烯烴磺酸鹽是使用薄膜式三氧化硫反應器磺化α-烯烴而生成。Weil,Stirton和Smith(JOACS,42卷，1965年10月，873-875頁)描述了1-十六碳烯和1-十八碳烯與SO3反應，接著用氫氧化鈉中和而產(chǎn)生其相應的十六碳烯磺酸鹽。發(fā)明者注意到最終產(chǎn)品非單一成分而主要是兩種物質(zhì)的混合物，它們是烯烴磺酸鹽和羥基烷烴磺酸鹽，當三氧化硫和α-烯烴反應可產(chǎn)生的中間物磺酸內(nèi)酯在反應過程中生成羥基烷烴磺酸鹽，與氫氧化鈉中和時不僅中和該反應生成的酸，同時也打開了磺酸內(nèi)酯的環(huán)，形成其它的烯烴磺酸鹽和羥基烷烴磺酸鹽。表2是最終產(chǎn)品的大約組成。
表2典型的α-烯烴/三氧化硫/氫氧化鈉反應產(chǎn)物
美國專利號3,845,114，授予Sweeney和House,10/29/1974，描述了加入限量的水到α烯烴磺酸中，然后升溫到150℃可將磺酸內(nèi)脂轉化為烯烴磺酸和羥基烷烴磺酸。在環(huán)打開時，有水存在也可防止烯烴磺酸的二聚物的產(chǎn)生。脫水時將羥基烷烴磺酸再轉化成磺酸內(nèi)酯而保留烯烴磺酸，重復以上所述加入限量的水，加溫到150℃，再除去水而減少羥基烷烴磺酸并增加烯烴磺酸的含量的步驟可增加烴磺酸的含量，其反應程式如下 Ault和Eisner的另一早期研究(JOACS 39卷1962年2月，132-133頁)描述用酸催化酚和苯基醚與油酸的加成，他們發(fā)現(xiàn)用酸催化劑，例如聚磷酸或甲烷磺酸，可生成芳基取代的硬脂酸，其反應如下 其中x+y=14 a+b=15美國專利號3,502,716，授予kite,3/24/1970描述用堿金屬或堿土金屬羧酸鹽在高溫下與羥基磺酸酐反應生成相應的堿金屬或堿土金屬烯烴磺酸鹽。這項專利可說明α-烯烴磺酸在高溫可以大部分轉化為烯烴磺酸鹽。
美國專利號3,951,823，授予Straus,Sweeney,House和Sharnan,4/20/1976，描述α-烯烴自身之間的反應和與其他磺化單體反應生成的二磺酸二聚體是一種應用在泡沫清洗油井中很好的起泡劑。該參考文獻特別要求兩個單體均含有一個磺酸基。該參考文獻并指出最合適的原料必須在每個分子上包括至少約5個非芳族碳原子，一個磺酸基官能團，即-SO3-，和以下其中一項(1)一個碳-碳雙鍵，-CH=CH-；(2)一個烷醇羥基，或具有上述磺酸基的磺酸酯基，即，磺酸內(nèi)酯，且該官能團必須是連接在非芳族的碳原子上并用碳和/或氫原子平衡的取代基。
盡管現(xiàn)有技術中有這種改革方案，或許是因為雙取代和多取代的芳香族磺酸鹽都被認為是不希望有的副產(chǎn)品，本領域技術人員從未嘗試用α-烯烴和三氧化硫反應生成AOS磺酸在中和前同時烷基化和磺化芳香基化合物，如苯、萘、取代苯和取代萘。
本發(fā)明生成的新的磺酸和磺酸鹽衍生物是由一步完成芳族化合物的烷基化及磺化生成的，其是有用的陰離子表面活性劑。美國專利號3,845,114涉及用α-烯烴和三氧化硫反應，經(jīng)后續(xù)的重復水解和脫水作用而生成烯烴磺酸。本發(fā)明可利用此強酸去烷基化芳族化合物。一種額外的強酸催化劑可提高最終產(chǎn)物的收率。與美國專利號3,951,823相比，本發(fā)明不需要反應物的每個分子都含有至少約5個非芳族碳原子，一個磺酸基官能團和以下其中一項(1)碳-碳雙鍵，-CH=CH-；(2)一個烷醇羥基，或帶有上述磺酸基的磺酸酯基，即，磺酸內(nèi)酯，該官能團必須是連接在非芳族碳原子上并用碳和/或氫原子平衡的取代基，事實上本發(fā)明最優(yōu)先選擇的原料諸如苯、萘、烷基苯和烷基萘都是不滿足美國專利號3,951,823提到的標準。
實施例1將78.0克的苯(1.00摩爾)加入2000毫升容積，備有攪拌器，溫度計和水冷凝器的五頸圓底燒瓶中。兩個空的口頸用玻璃蓋封住。表3列出實施例1進料表。在溫度達到21℃時，攪拌下加入240克(0.839摩爾)的α-烯烴磺酸(EW=286)，其分析列于表4。在3小時內(nèi)逐漸升溫到110℃。用收集管收集蒸餾出的未反應的苯，并將反應溫度保持在110℃直到苯不再被蒸餾出來。將收集管內(nèi)所收集的苯稱重，烷基苯磺酸的活性是用保留在燒瓶中的物質(zhì)的酸值和CID活性(兩相滴定法)來測定。此反應共收集48.9克未反應的苯，在燒瓶中留有266.3克產(chǎn)品，轉化率是以下公式計算100×((78.0克-48.9克)/(0.8×78克))=46.6％由兩相滴定法(CID)測定的反應物活性是44.4％。本領域技術人員已知CID滴定法是用季銨鹽1622測定陰離子表面活性劑活性的方法。產(chǎn)品在0.1％濃度，22°,PH值=7時的表面張力是42.9mN/m，臨界膠束濃度(CMC)是0.05％。
表3實施例1進料表
表4α-烯烴磺酸分析表
實施例2將78.0克的苯(1.00摩爾)加入到2升由不銹鋼制成的備有攪拌器、熱控制、冷卻及300PSI的防爆膜的Parr反應器。加入28.3克(0.100摩爾)的70％濃度的磺基琥珀酸催化劑(其中含水8.49克)。攪拌中，當溫度達21℃時，加入301克(1.05摩爾)的α-烯烴磺酸(EW=286)，其分析列于上表4。實施例2的進料列于表5。逐漸升溫到150℃并保持4小時。4小時后降溫到低于110℃，將所有未未反應的苯和水蒸餾出并收集起來，測定其重量再重新加入反應器中。將溫度再升到150℃并保持4小時。4小時后再降溫到低于110℃。收集蒸餾出來未反應的苯和水，記錄其重量并再返回到反應器中。如此重復第三次，把水及苯加入反應器，加熱到150℃并保持4小時，然后降溫到低于110℃，蒸餾出來苯和水。第三次反應和蒸餾后，最終產(chǎn)品的分析表明，有92.6％的α-烯烴磺酸轉換為C14-16的烷基苯磺酸。在假設產(chǎn)品的當量重量是364的情況下，用CID滴定法測定在燒瓶中留有的產(chǎn)品的活性度為92.5％。產(chǎn)品在22℃，0.1％濃度，pH值用氫氧化鈉中和到7.0時的表面張力是32.2mN/m，臨界膠束濃度(CMC)是0.65％，在該臨界膠束濃度(CMC)下的表面張力是29.5mN/m，在鈉鹽產(chǎn)品的0.1％濃度的Draves潤濕時間是4.2秒，這些數(shù)據(jù)說明此產(chǎn)品是非常好的表面活性劑。
表5實施例2進料表
表6實施例2產(chǎn)品分析表
實施例3將253.5克的烷基苯(1.00摩爾)加入2000亳升與實施例1相同設備的五頸圓底燒瓶中，此烷基苯是由C10-14直鏈烷烴經(jīng)苯的氟化氫烷基化反應而生成，其分析值列于表7。加入10.0克的試劑級的硫酸于反應瓶中，開動攪拌，加入301.0克(1.05摩爾)的α-烯烴磺酸，其分析見上表4，該混合物在2小時內(nèi)加溫到140℃。進料表見表8。將這混合液保持在140℃，過程中定時取樣分析酸值(AVA)的增加，直到酸值不再變化。當酸值保持恒定后，將溫度降低并加入同樣體積的去離子水萃取回收未反應的硫酸?；厥樟蛩峁?.59克，相當于所加入反應中量的95.9％。當加水萃取出硫酸后，回收產(chǎn)品共529.1克，產(chǎn)品分析結果顯示，得到96.2％的二烷基苯磺酸，假定產(chǎn)品分子量為539，紅外線分析α-烯烴磺酸(

圖1)和直鏈烷基苯(圖2)和最終產(chǎn)品(圖3)顯示磺酸內(nèi)酯譜帶1330-1360,940,895和在1700,1165,1040,965和910處的烯烴譜帶消失，表明α-烯烴磺酸轉化成到烷基化的烷基苯磺酸鹽。
表7直鏈烷基苯分析
表8實施例3進料表
實施例4229克由丙烯四聚物和苯反應，經(jīng)氟化氫烷基化產(chǎn)生的烷基苯(1.00摩爾)，其分析見表9，加入與實施例1相同設備的2000毫升圓底五頸燒瓶中。加入49.0克試劑級的硫酸(0.500摩爾)并開始攪拌，加入301.0克的α-烯烴磺酸(1.05摩爾)，其分析見上表4，將此混合物在2小時中增溫到150℃。實施例4的進料列于表10中，此混合物溫度保持在150℃并定時取樣分析酸值(AV)增加，直到酸值不再變化，當酸值保持恒定后，將反應溫度降低并加入同樣體積的去離子水，萃取回收未反應的硫酸，回收硫酸共47.3克，或相當于所加入反應中量的96.5％，用水萃取出硫酸后，回收的產(chǎn)品重量共528.5克，分析次物質(zhì)，得到56.8％二烷基苯磺酸鹽，假定其分子量為515。
表9支鏈烷基苯分析
表10實施例4進料表
實施例5226.0克用環(huán)氧乙烷烷基化酚所產(chǎn)生的具有3摩爾環(huán)氧乙烷(EO)的苯酚(1.00摩爾)，加入與實施例1相同設備的1000毫升圓底五頸燒瓶中，加入295.0克的C16α-烯烴磺酸(1.00摩爾)并在2小時中升溫到150℃，實施例5的進料見表11。該混合物保持在150℃，定時取樣分析酸值(AV)的增加，直到酸值不再變化，這些數(shù)值見表12，當酸值保持常數(shù)后將產(chǎn)品冷卻，得到產(chǎn)品重量520.7克，假定分子量521，分析該物質(zhì)，得到70.0％烷基酚乙氧基磺酸鹽。
表11實施例5進料表
表12反應混合物分析
實施例694.0克酚(1.00摩爾)加入實施例1相同的1000毫升圓底五頸燒瓶中，力入306克的C16α-烯烴磺酸(1.04摩爾)并在2小時中加溫到120℃，實施例6的進料見表13?；旌衔锉３衷?20℃，定時取樣分析酸值(AV)的增加，直到酸值不再變化(表14)，當酸值保持常數(shù)后將產(chǎn)品冷卻，回收到400克產(chǎn)品，分析該物質(zhì)，酸值是147.8(100％烷基酚磺酸鹽，假定分子量=389)，CID滴定法得到2.47me/g或405EW。
表13例6進料表
表14實施例6反應混合物分析
實施例7天然的和合成的烷基芳基磺酸鹽的混合物與不同的堿類物質(zhì)，例如氫氧化鈉或碳酸鈉組合使用與粗油接觸時可以產(chǎn)生超低界面張力(＜1.0×10-2mN/m)。舉例來說，美國專利號4,536,301，授予Malloy和Swedo,8/20/1985,用單和二烷基苯磺酸鹽的混合物與原油作用產(chǎn)生超低界面張力；美國專利號4,004,638，授予Burdyn,Chang和Cook,1/25/1997用類似的混合物與堿試劑得到了超低界面張力，GB2,232,428，申請人Muijs,Beers和Roefs，1/6/1989，用雙烷基苯金屬磺酸鹽和多烷氧基苯乙醚堿金屬磺酸鹽混合物也可得到低界面張力。所有以上資料都聲明將磺酸鹽的混合物注入地層以增加油產(chǎn)量。
在該實施例中評價了本發(fā)明的產(chǎn)品在堿性表面活性劑聚合物注入液中做表面活性劑的實用性，使用的表面活性劑組合物的配方如下配方A
*使用空氣/SO3，經(jīng)降膜磺化烷基苯制備，該烷基苯是由苯和丙烯四聚物經(jīng)HF烷基化制得。
配方B
*使用空氣/SO3，經(jīng)降膜磺化烷基苯制備，該烷基苯是由苯和丙烯四聚物經(jīng)HF烷基化制得。
以上兩種表面活性劑配方都用表15的模擬土壤組合物鹽水稀釋到0.3％重量，每個樣品的堿濃度被調(diào)節(jié)到0.6-1.4％氫氧化鈉，界面張力是用中國原油在45℃測試，界面張力儀是用德州大學500型號。
表16所顯示的結果說明本發(fā)明所制成的二烷基苯磺酸鹽比氟化氫工藝制成的重烷基苯磺酸鹽產(chǎn)生超低的界面張力和比其稍好一些。
表15合成鹽水
表16對原油在45℃的界面張力
本發(fā)明新化合物的表面性質(zhì)包括低臨界膠束濃度，低表面及界面張力，潤濕快，以上所述性質(zhì)使本發(fā)明產(chǎn)品應用于乳化劑、潤濕劑、擴散劑、起泡劑、水溶助長劑、洗滌劑和工業(yè)用清潔劑，應用在油田、農(nóng)業(yè)、紡織、防腐蝕、染料載體、鉆井液、潤滑劑及水泥。
權利要求
1.一種陰離子化合物，其包含一種由芳族化合物與烯烴磺化生成的酸反應形成的磺化的烷基芳族化合物，其中a)所述芳族化合物選自苯，單取代的芳族、多取代芳族、烷基苯、烷氧基苯、多環(huán)芳族、單取代的多環(huán)芳族、多取代的多環(huán)芳族、萘、烷基萘、酚、烷基酚、烷氧基酚、及烷氧基烷基酚，和，b)其中用于生成烯烴磺酸的烯烴包括選自直鏈和支鏈的烷基，其碳原子數(shù)為3-30。
2.如權利要求1所述的磺化的烷基芳族化合物，其中所述連接在單取代芳族化合物的基團選自直鏈和支鏈的烷基，其碳原子數(shù)為1-30。
3.如權利要求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選自直鏈和支鏈的烷基，其碳原子數(shù)為1-30。
4.如權利要求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選自環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、環(huán)氧丁烷和其二個或二個以上的組合，其烷氧基數(shù)為1-100。
5.如權利要求1所述的烯烴，其中該烯烴是含有3-30個碳原子的α-烯烴。
6.一種制備磺化的烷基芳族化合物的方法，其中磺酸基是連接在烷基上，其步驟包括用芳族化合物和烯烴磺酸反應制成烷基芳族磺酸，其中a)所述芳族化合物選自苯、單取代的芳族、多取代芳族、烷基苯、烷氧基苯、多環(huán)芳族、單取代的多環(huán)芳族、多基取代的多環(huán)芳族、萘、烷基萘、酚、烷基酚、烷氧基酚及烷氧基烷基酚，和，b)所述制成烯烴磺酸所使用的烯烴包含一烷基，該烷基選自直鏈和支鏈烷基，其碳原子數(shù)為3-30。
7.權利要求6所述的方法，其中所述的單取代芳族化合物含有烷基，該烷基選自直鏈和支鏈的烷基，其碳原子數(shù)為1-30。
8.如權利要求6所述的方法，其中所述的多取代芳族化合物含有烷基，該烷基選自直鏈和支鏈的烷基，其碳原子數(shù)為1-30。
9.如權利要求6所述的方法，其中所述取代在芳族化合物上的烷氧基選自環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、環(huán)氧丁烷和其二個或二個以上的組合，其烷氧基數(shù)為1-100。
10.如權利要求6所述的方法，其中所述烯烴是α-烯烴，其碳原子數(shù)為3-30。
11.如權利要求6所述的方法，其反應更進一步包括以下步驟在芳族化合物和烯烴磺酸之反應混合物中加入催化劑。
12.如權利要求11所述的方法，其中所述催化劑選自硫酸、甲磺酸和磺基琥珀酸。
13.如權利要求6所述的方法，其中制備烷基芳族磺酸的方法進一步包括以下步驟在使用烷基芳族磺酸以前，用堿、堿土和胺之一進行中和。
14.如權利要求6所述的方法，其中在芳族和烯烴磺酸之反應混合物中加入帶有陽離子的鹽類催化劑，同時一步完成芳族化合物的烷基化與中和作用，所述的陽離子選自鈉、鉀、銨、鈣、鎂、鋇和胺。
15.如權利要求14所述的方法，其中所述催化劑選自弱酸、乙酸、丙酸和碳酸的堿金屬鹽。
16.如權利要求6所述的方法，其反應進一步包括提高由芳族化合物轉化成烷基芳族磺酸化合物的轉化率的方法，其中包括以下額外步驟在反應混合物中加水并將溫度升到大約150℃，保持大約4小時，再將溫度降到大約100℃，將基本上所有未反應的芳族化合物及水從反應混合物中蒸餾出來，重復將溫度升到大約150℃，保特大約4小時，再將溫度降到大約100℃，將未反應的芳族化合物及水從反應混合物中蒸餾出來，直到基本上所有芳族化合物轉化為烷基芳族磺酸。
17.如權利要求16所述的方法，制備烷基芳族磺酸的方法包括以下步驟在使用烷基芳族磺酸以前，用堿、堿土和胺之一進行中和。
18.烷基芳族磺酸及其鹽類做為增加原油增產(chǎn)、清潔劑、乳化聚合、增泡劑、水泥、和鉆井乳化液、紡織、潤滑劑組分或防腐劑中的表面活性劑的用途，其中所述表面活性劑包括a)芳族化合物與烯烴磺酸反應所生成的烷基芳族磺酸鹽，其中芳族化合物選自苯、單取代的芳族、多取代芳族、烷基苯、烷氧基苯、多環(huán)芳族、單取代的多環(huán)芳族、多取代的多環(huán)芳族、萘、烷基萘、酚、烷基酚、烷氧基酚及烷氧基烷基酚，和b)所述制成烯烴磺酸所使用的烯烴包含一烷基，該烷基選自直鏈和支鏈的烷基，其碳原子數(shù)為3-30。
19.權利要求18所述的用途，其中所述的單取代芳族化合物含有烷基，該烷基選自直鏈和支鏈的烷基，其碳原子數(shù)為1-30。
20.如權利要求18所述的用途，其中所述的多取代芳族化合物含有烷基，該烷基選自直鏈和支鏈的烷基，其碳原子數(shù)為1-30。
21.如權利要求18所述的用途，其中所述取代在芳族化合物上的烷氧基選自環(huán)氧乙烷，環(huán)氧丙烷，環(huán)氧丁烷和其二個或二個以上的組合，其烷氧基數(shù)為1-100。
22.如權利要求18所述的用途，其中所述烯烴是α-烯烴，其碳原子數(shù)為3-30。
23.如權利要求18所述的用途，其反應更進一步包括以下步驟在芳族化合物和烯烴磺酸之反應混合物中加入催化劑。
24.如權利要求23所述的用途，其中所述催化劑選自硫酸、甲磺酸和磺基琥珀酸。
25.如權利要求18所述的用途，其制造烷基芳族磺酸的反應進一步包括以下步驟在使用烷基芳族磺酸以前，用堿，堿土和胺之一進行中和。
26.如權利要求18所述的用途，其中在芳族和烯烴磺酸之反應混合物加入帶有陽離子的鹽類的催化劑，同時一步完成芳族化合物的烷基化與中和作用，所述的陽離子選自鈉、鉀、銨、鈣、鎂、鋇和胺。
27.如權利要求26所述的用途，其中所述催化劑選自弱酸，乙酸，丙酸和碳酸的堿金屬鹽。
28.如權利要求18所述的用途，其反應進一步包含提高由芳族化合物轉化成烷基芳族磺酸化合物的轉化率的方法，其中包括以下額外步驟在反應混合物中加水并將溫度升到大約150℃，保持大約4小時，再將溫度降到大約100℃，將基本上所有未反應的芳族化合物及水從反應混合物中蒸餾出來，重復將溫度升到大約150℃，保特大約4小時，再將溫度降到大約100℃，將未反應的芳族化合物及水從反應混合物中蒸餾出來，直到基本上所有芳族化合物轉化為烷基芳族磺酸。
29.如權利要求28所述的用途，其中烷基芳族磺酸的制備進一步包括以下步驟在使用烷基芳族磺酸以前，用堿、堿土和胺之一進行中和。
全文摘要
本發(fā)明涉及由芳香族或取代的芳香化合物和烯烴磺酸所制備的一種新陰離子表面活性劑及其制備方法。本發(fā)明是在磺酸中和前用烯烴磺酸在同一步驟完成芳基化合物的烷基化和磺化。本發(fā)明的方法允許官能團磺酸基連接在烷基鏈的末端而不是連接在芳環(huán)上,如此可允許選擇在磺化和烷基化以前的芳基化合物上的取代基,或是支鏈,直鏈,或烷氧基,或其組合。本發(fā)明用膜式磺化α－烯烴所產(chǎn)生之烯烴磺酸去烷基化苯、單取代芳族、多取代芳族、烷基苯、烷氧基苯、多環(huán)芳族、單取代多環(huán)芳族、多取代多環(huán)芳族、萘、烷基萘、酚、烷基酚、烷氧基酚、及烷氧基烷基酚、烷基取代或多取代環(huán)或多環(huán)化合物,以產(chǎn)生相應的磺酸,該磺酸含有衍生于膜式磺化中使用的直鏈或支鏈的α－烯烴的額外烷基。
文檔編號C09K8/584GK1297427SQ98813224
公開日2001年5月30日 申請日期1998年11月30日 優(yōu)先權日1998年1月20日
發(fā)明者保羅·D·勃格, 克麗絲汀·H·勃格, 愛麗絲·K·徐 申請人:保羅·D·勃格, 克麗絲汀·H·勃格, 愛麗絲·K·徐