异构癸醇聚氧乙烯醚硫酸钠性能研究

刘晓臣 胡 毅 曹圣悌 霍月青 牛金平

中国日用化学研究院，山西太原，030001

1 引言

异构醇聚氧乙烯醚硫酸盐是一类阴-非离子表面活性剂，其结构可调控性强，可变化氧乙烯（EO）基团、疏水基结构适用于不同场合的产品。与直链脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐相比，具有凝胶区小、冻点低、低泡等特点，在纺织印染、乳液聚合等领域有广泛的应用。

文献报道的异构醇聚氧乙烯醚硫酸盐合成大多为氨磺酸工艺[1-3]，该工艺制备的产品有色泽深、长时间储存易发生分解、产品中含有“氨氮”等缺点，应用受到一定限制。与氨磺酸磺化工艺相比，SO 膜式磺化工艺具有转化率高、副反应少和色泽浅等优点，属于典型的“原子经济反应”[4]。

本研究以异构癸醇聚氧乙烯醚（EO=3、5、7，对应原料分别为1003、1005和1007）为原料，采用SO3磺化工艺制备了相应的异构癸醇聚氧乙烯醚硫酸钠（PHES-n，n代表EO平均加合数，n=3、5、7），对其在纺织工业前处理工序中的应用性能进行了测试，以期为实际应用提供基础数据。

2 实验部分

2.1 原料

异构癸醇聚氧乙烯醚，工业品，中轻日化科技有限公司；NaOH，分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；标准棉、坯布，市购。

2.2 实验仪器

实验室SO3膜式磺化装置，中国日用化学研究院；WSD-3C型白度仪，北京康光光学仪器有限公司。

2.3 异构癸醇聚氧乙烯醚硫酸钠的制备

采用实验室气体SO3膜式磺化工艺对异构癸醇聚氧乙烯醚进行了硫酸化，然后NaOH中和得到目标产物。硫酸化工艺条件：SO3气体浓度3%，磺化器冷却夹套温度50℃，物料摩尔比分别为SO3/1003=1.10/1、SO3/1005=1.05/1、SO3/1007=1.01/1。该工艺下，制备的产品活性物含量≥95%（针对总固体）。

2.4 性能测试

2.4.1 耐碱性测定

向玻璃瓶中加入1 ml的10g/L待测溶液，将一定浓度不同体积的NaOH水溶液加入玻璃瓶中，补水至10 ml。震荡后在25℃恒温箱中静置4 h，观察溶液状态，记录溶液变混浊时对应的NaOH浓度。

2.4.2 润湿性测定

参照国标GB/T 11983—2008《表面活性剂 润湿力的测定 浸没法》进行测试。配制不同NaOH浓度的待测溶液（表面活性剂浓度为1 g/L），（25.0±1.0）℃下测定。每个样品重复测试10次，取算术平均值。

2.4.3 白度测定

处理工艺：10 g/L表面活性剂＋H2O2(100%) 10g/L＋稳定剂2 g/L＋烧碱10 g/L，浸泡5s，两浸两轧（轧余率100%），汽蒸100℃×50 min，三道热水洗，一道冷水洗，烘干后测试。将处理后的棉纺织物折叠成八层，在正反面不同位置用白度仪测量其白度，分别测试4次，最终结果取平均值。

2.4.4 毛效测定

参考FZ/T 01071—2008《纺织品 毛细效应试验方法》进行测试。操作方法：将处理后的棉布片裁剪为5cm×30cm的布条，在顶端1cm处做一平行线，并在末端沿横向固定一根短玻璃棒，将试样另一端用铁架固定，使其垂直悬挂，下端浸入5g/L的重铬酸钾溶液中，使液面与平行线齐平，记录30min内重铬酸钾液体沿棉布片上升的高度。

3 结果与讨论

3.1 耐碱性

棉纺织物在精炼过程均在强碱条件下进行，PHES-n作为助剂，在精炼所需对应碱浓度条件下，应保持不沉淀、不漂油。表1给出了异构癸醇聚氧乙烯醚硫酸钠的耐碱性。

表1 PHES-n的耐碱性

由表1可知，耐碱能力按照PHES-7＞PHES-5＞PHES-3的顺序降低，即耐碱能力随EO数增加而增强。这是由于NaOH对阴离子表面活性剂的作用主要体现在对离子头基的去水化作用，去水化作用越强，则耐碱能力越差。EO数增加，在相同的去水化作用下，EO数越高，水溶性越强，即表现出较好的耐碱性。

3.2 润湿性

纺织品在其加工、整理及清洗过程中与纺织助剂溶液接触。纤维制品的润湿行为决定了它们的吸收特性，并且对它们的加工工艺、功能特性及最终使用性能至关重要。在织物染色、退浆、煮炼、后处理等工序中，对助剂的性能要求较高，需在较高碱浓度下仍具有良好的润湿性能。而溶液的电解质浓度对表面活性剂吸附到固体表面有显著影响。研究了1g/L PHES-n在不同NaOH浓度下的润湿性能，结果如表2所示。

从表2可看出：①在相同NaOH浓度条件下，EO数越高，润湿性越差。这是由于EO数增加导致分子体积增大，不利于表面活性剂分子在界面吸附。②随着NaOH浓度的增加，润湿性先增加，再保持不变或略有降低。这是由于随着NaOH浓度的增加，离子头基间斥力减弱，疏水作用增强，临界胶束浓度降低，游离的表面活性剂单体增加，表面活性剂吸附量提高，润湿时间降低。NaOH浓度增加至一定浓度后，游离的表面活性剂单体量达到最大值，即发挥作用的表面活性剂量达到最大，润湿性变化不显著。

表2 润湿性（25℃）

3.3 白度

在纺织助剂的作用下，棉及其混纺织物经前处理后，白度可作为评判表面活性剂的处理效果。坯布经PHES处理后的白度值如表3所示。从表3可看出，随着EO数的增加，白度成增加趋势。

表3 处理后的织物白度

3.4 毛效

毛效是评判棉纺布经过表面活性剂处理后处理效果的常用方法[5]。坯布经PHES水溶液处理后，30 min内毛效值如表4所示。从表中可以看出，随着EO数的增加，毛效呈下降趋势。

表4 PHES的毛效 单位：cm

4 小结

本文采用SO3硫酸化工艺制备了异构癸醇聚氧乙烯醚硫酸钠，对其在纺织工业精炼剂方面的应用进行了研究，主要结论如下：异构癸醇聚氧乙烯醚硫酸钠EO数的增加有利于提高耐碱性和织物处理后的白度值，但是润湿性和织物处理后的毛效变差。