表面活性剂红外光谱分析.docx

表面活性剂红外光谱分析-光谱试验发布日期：2008-12-30所属类别：常用表面活剂剖析【 摘 要 】（一）试样的准备试样的准备是整个光谱测定中极其重要的一步，因为由杂质而引起 的 光 谱 吸 收 可 以 掩 盖 表 面 活 性 剂 官 能 团 的 光 谱 吸 收 ，或 者 导 致 吸 收带的错误分布因此试样中的无机盐，未转化的碱性物质，非表面 活性物质等都应设法除去溶剂也应尽可能地除去特 别是在接近3.0卩m（约3300cm -1）和6.1卩m （约1640 cm -1）的水吸收波长处有强 吸收的试样，应在50 °C真空烘箱中除去水分如果阴离子和两性表面活性剂中含有金属反离子， 阳离子和两性 表面活性剂中含有卤素反离子， 应该用离子交换树脂处理， 以除去 可能干扰分析的反离子 在阳离子表面活性剂中， 如果存在硫酸二甲 酯或硫酸二乙酯这样一些反离子，或短链羧酸阴离子，都 应尽量除 去， 否则会大大增大分析工作的复杂性 反离子可以从离子交换树 脂 柱 上 洗 脱 ， 并 进 行 分 析 对于混合活性物体系可用离子交换法进行分离（见下文中注）， 如果同类活性物再通过分析鉴定和官能团分析后再进行测谱， 得到 的情报就更确切可靠。

在某些情况下（特别是在分子中可能存在羧酸时）， 可以分别获得在酸性和碱性 pH 下试样的红外光谱图 为此， 表面活性剂水溶 液 的 PH 应 该 用 NaOH 或 HCl 调 节 至 适 当 值 ，将 水 分 蒸 发 干 ，残 渣 在 50 C 真 空 烘 箱 中 细 心 地 干 燥 以 后 再 用 于 分 析 二）操作步骤如果试样不是低熔点固体，最好用KBr压片法测定将1份经仔细碾碎了的试样与大约 20 份碾碎了的 KBr 混合（在碾磨时，可以加几点氯仿，以保证内部混合均匀）在室温和真空下用2.06 X10 8pa（2100kg / cm2）的压力，压成 直径为10mm，厚度为1〜2 mm的圆 片或者用浆糊法，即将2〜3mg试样用玛瑙研钵充分研细，加1〜2 滴白油，再碾磨 5min ，用不锈钢刀刮至盐片上，压上另一片盐片 放在可拆液体槽架上或专门的浆糊槽架上，即可进行测定下列吸 收带是白油引起的：3.3〜3.5 p m、6.8 p m和7.3 p m（3030〜 2860cm -1、 约 1470 cm -1 和 约 l370 cm -1）， 分 析 图 谱 时 可 以不 予 考 虑如果试样是液体，则制成薄膜，即加l滴试样于NaCl板片上（大 约D2.5 X 0.5cm），用同样的板片盖上，放在支架上测定板间薄膜的 光谱，通常能得到满意的结果。

低熔点的固体也可用类似的方法处 理： 即将试样熔化后滴于板上， 并盖好熔化的试样， 便成为板间薄 膜关于红外光谱仪的详细操作方法， 请参考有关专门书籍 光 谱 解 析在红外区（2-15 p m）各种吸收带的位置是用波长（p m）或波数 （cm-i）和它的相对强度以图形记录来测定的有代表性的表面活性 剂的红外光谱图如图 1、 图 2、 图 3 和图 4所示图 1 阴离子 表面活性剂的 红外光谱图1-硬脂酸钠（KBr法）；2-十四烷基硫酸盐（KBr法）；3-支链烷基苯 磺酸钠（ KBr 法）； 4-直链烷基苯磺酸钠（ KBr 法）； 5-月桂聚氧乙 烯醚（ 3EO ） 硫酸钠（ 液膜法） ； 6-壬基酚聚氧乙烯醚（ 5EO ） 硫酸 钠（液膜法）；7-C18- a -烯基磺酸钠（KBr法）；8-链烷磺酸钠（ KBr 法） ； 9-琥珀酸乙基二酯-2'-磺酸钠（ KBr 法） ； 10-二丁基-2-羟基十四烷基磷酸三酯盐（液膜法）#0 i© 14. Irft图 2 阳离子表面活性剂的红外光 谱11- 十八烷基胺（液膜法）；12-二硬脂基胺（液膜法）；13-硬脂基二乙醇胺（医药用润滑油法）；14-硬脂基二乙醇胺盐酸盐（医药用润滑油法）；15-十六烷基三甲基氯化铵（KBr法）；16-十六烷基二甲基苄基氯化铵（液膜法）； 17-双硬脂基二甲基氯化铵（ KBr法） ； 18- 十六烷基吡啶氯化物（ KBr 法）45 KO AU 10 12 H It25 ； J-l.U 5& 5 5 cm 7 0T $ 壮 £ 丄!__L\li4OQ03atr2aCWi™iTOO13WIMiHW7MJ6tt） JSOI）卫畑 l（™ lt）m i7Mf 偸川 KW 坯w图 3 非离子表面活性剂的红外光 谱19-月桂基聚氧乙烯醚（6E0 ）（液膜法）；20-壬基酚聚氧乙烯醚（9E0） （液膜法）；21-聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物（液膜法）；22- 月桂酸单乙醇酰胺（KBr法）；23-月桂酸二乙醇酰胺（液膜法）40 50 ED 90 io |K图 4 两性表面活性剂 的 红外光谱24- P -月桂胺丙酸（KBr法）:25- B -月桂胺丙酸钠（KBr法）；26- 硬脂基二甲基胺醋酸（医药用润滑油法） ； 27-硬脂基二甲基胺醋 酸钠（ 医药用润滑油法）1. 肥皂肥皂在 1568cm -1 呈特征吸收。

近 羧基的碳链上引入吸电性基团， 则特征吸收移向高波数由羧酸盐水解为羧酸时，此吸收消失，而 出 现 1710cm -1 吸 收 2. 磺酸盐和硫酸（酯）盐在1220〜1170cm -1出现宽阔的强吸收的话，则可以推断存在磺 酸盐或硫酸（酯）盐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附近在磺基的第 一个碳原子上有吸电子基团时， 则移向高于 1200 cm -1的波数支 链和直链烷基苯磺酸除 ll80 cm -1的强而宽的吸收外， 还有 1600 、 1500 cm -1 和 900 〜 700 cm -1 的芳香环吸收， 1135 和 1045 cm -1 的 Vs03 吸收为特征支链型（ABS）在1400、1380和1367cm -1呈吸收，直链 型（LAs）在1410和1430cm -1呈吸收A-烯基磺酸盐除1190cm -1的强 吸 收 和 1070 cm -1 的 谱 带 外 ， 在 965 cm -1 由 于 反 式 双 键 的 CH 面 外 变 角振动引起的吸收而成为特征吸收带链烷磺酸盐和烯基磺酸盐类 似有 965 cm -1 的吸收，以 1050 cm -1 代替 l070 cm -1。

琥珀酸酯磺酸 盐呈现 VCO 的 1740 cm -1, Vas 和 V 重叠的 1250 〜1210 cm -1, c-o-c S03V 的1050 cm -1吸收烷基硫酸酯（AS）以1245、1220 cm -1的强吸S03收， 1085 和 835 cm -1的吸收为特征 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（E0）加 合数增加， ll20 cm -1 吸收带增强3. 磷酸（酯）盐烷基磷酸（酯）盐有 l290 〜 1235（vP=0） 和 1050〜970 cm -1 （主要 在 1030 〜1010 cm -1）（v ）两处宽而强的吸收 一般后者也有裂分P-o- c为两个强峰的场合 比较其吸收带的位置和强度， 可以和磺酸盐、 硫酸盐区别出来4. 伯 、 仲 、 叔 胺伯胺在 3340 〜3180 cm -1有 V NH 的中等程度的吸收， 在 1640 〜as1588 cm -1有（5的弱吸收仲胺在上述范围内的吸收都很弱或者不NH出现， 其他吸收和烷烃类似 叔胺在红外区得不到有效的情报 二 烷醇胺的红外暖收光谱和伯醇类似， 将其转变成盐酸盐， 则在2700 〜2315cm -1出现缔合的 N+H 基的强吸收。

一般来讲， 将胺转变 成盐酸盐， 其吸收增强5. 季铵盐除 1470 和 720cm -1的尖锐吸收外， 在 2900 cm -1前后有强吸收的 话， 则为双烷基二甲基型（但是， 在有结合水和不纯物时， 吸收出 现在 3400 cm -1前后和 1600 cm -1） 在 1470 cm -1附近裂分为两个峰， 在970和910 cm-1也有吸收的话，则为烷基三甲基型970和910 cm-1 的强度相同， 720 cm -1裂分为 720 和 730 cm -1的话， 则烷基的链长 为 C 左右；910 cm -1较强， 720 cm -1裂分的话， 则链长为 C 左右l8 l2 除以上外，在1620〜1600 cm-1有吸收，在1500 cm-1也有吸收的话， 则考虑存在眯唑啉环780，690 cm-1有吸收的话，则为吡啶盐在 1585 cm -1有弱而尖锐吸收， 在 1220 cm -1有中等程度的尖锐吸收， 在 720 cm -1和 705 cm -1有强而尖锐吸收的话， 则推断为三烷基苄基 铵盐6. 聚氧乙烯型聚氧乙烯型非离子表面活性剂的特征是，在1120〜1110 cm-1具有 最大的宽阔而强的吸收。

这种吸收的强度随着 E0 数的增加而增强 醇的环氧乙烷加成物除上述吸收外再没有其他特征吸收，而烷基酚的 环氧乙烷加成物还会呈现1600〜1580 cm -1和1500 cm -1的苯核吸收， 取代苯在900〜700 cm -1呈现吸收，因此可以和前者区别开来聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物的吸收与脂肪醇聚氧乙烯醚的吸收相似， 前者在 1380 cm -1的吸收带比 1350 cm -1的吸收带强， 后者 则相反7. 脂肪酰烷醇胺烷醇酰胺的吸收特征是在 1640 cm -1前后的酰胺吸收带和 l050 cm-i的OH强的吸收带单乙醇酰胺具有1540 cm -1的单取代酰胺的 强吸收两性表面活性剂随着 pH 的变化而变成酸型或盐型，根据红外光谱 可以了解其相应构造8.氨基酸氨基酸的酸型特征是 1725 cm -1 的 Vc=O ， 1200 cm -1 的 vc-0 和弱 的1588 cm -1的(5 NH的吸收在碱性条件下转变成盐型，则17252cm-1， 1200 cm -1 的 吸 收 消失， 出现 1610 〜 1550 cm -1 和 1400 cm -1 的 VC00 -吸收对于两性离子，1400 cm-1的吸收发生转移和一CH的13803cm-1吸收重叠。

这种现象是以两性离子存在的一切氨基酸的特征9.甜菜碱 甜菜碱是在分子中具有酸性基团的季铵盐化合物 酸型在 1740 cm-1 (Vc=o) 和 1200 cm -1 (VC-O) 呈吸收 盐型上述吸收消失，而出 现 1640 〜1600 cm-1 (vc00 -)的吸收CH ) N-的特征吸收是 960 cm-133注：通过溶剂萃取方法得到的活性物如果是由几种类型组成的，那么 可以通过离子交换树脂和离子交换纤维素来分离 在进行分离前， 应对试样进行初步定性试验(本节)，以确认试样中含有何种类型的 表面活性物质，这是极其重要的若是聚氧乙烯系非离子表面活性剂 分别与阴离子或阳离子表面活性剂相混合，则让其与亚甲蓝、溴酚蓝 等色素形成络合物后， 用氯仿萃取， 观察氯仿层的颜色， 可以判断 阴离子或阳离子表面活性剂存在与否 若是聚氧乙烯系非离子表面活 性剂不与阳离子表面活性剂相混合， 则加入硫氰酸盐试剂溶液后， 用 苯萃取，苯层显色，表明存在聚氧乙烯系非离子表面活性剂若聚氧 乙烯系非离子表面活性剂中混有阳离子表面活性剂时，可用四苯硼钠试 剂将阳离子表面活性剂沉淀，过 滤后，再 做上述试验如 需做进一步 的定性工作， 。