低泡表面活性剂CYS在印染前处理中的应用性能研究

刘晓臣 焦提留 陈 波 霍月青 曹圣悌 冀创新

1.中国日用化学研究院有限公司，山西太原，030001;

2.功能性表面活性剂山西省重点实验室，山西太原，030001；

3.中轻化工绍兴有限公司，浙江绍兴，312369;

4.中轻化工股份有限公司，浙江杭州，311215

1 引言

印染前处理中常用非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂，其中阴离子表面活性剂有烷基苯磺酸盐（LAS）、醇醚硫酸盐（AES）、烯烃磺酸盐（AOS）、脂肪酸甲酯磺酸盐（MES）等，但是传统的阴离子表面活性剂，如AES存在泡沫高、稀释有凝胶等问题。异构醇醚硫酸盐具有泡沫低、凝胶区窄的特点，但是文献报道的该类产品多以氨基磺酸或氯磺酸间歇硫酸化工艺制备得到[1-2]，得到的产品品质不稳定、色泽深、无机盐和未硫酸化物含量高。SO3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”。CYS-221是采用SO3膜式磺化工艺制备的一类特种醇醚硫酸盐类阴离子表面活性剂，具有低泡、凝胶区窄等特点，本研究对该产品的基础物化性能和应用性能进行了研究，以期为实际应用提供基础数据。

2 实验部分

2.1 原料

CYS-221，中国日用化学研究院有限公司，工业级；AES，中轻化工股份有限公司，工业级；AEO-9、1309，中轻日化科技有限公司，工业级；液体石蜡，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

表面张力仪，德国KRüSS公司；罗氏泡沫仪，中国日用化学研究院有限公司。

2.3 性能测试

2.3.1 表面张力的测定

去离子水配制待测样品溶液，静置24 h，测试温度（25.0±0.1）℃。

2.3.2 泡沫性能的测定

去离子水配制活性物浓度为1 g/L的表面活性剂溶液，采用罗氏泡沫仪，参照GB/T 7462－1994《表面活性剂 发泡力的测定 改进Ross-Miles法》进行测试，测试温度为（50±1）℃。每个样品测试3次，取平均值。

2.3.3 乳化性能的测定

将去离子水配制的40 mL表面活性剂水溶液（1 g/L）和等体积的液体石蜡置于100 mL具塞量筒中，上下剧烈震荡5次，静置1 min后重复5次，记录分出10 mL液体所需时间，以上过程重复测量3次，结果取算术平均值。测试温度为（25±1）°C。

2.3.4 黏度的测定

采用NDJ-79型旋转式黏度计测量不同质量分数的表面活性剂的黏度。

2.3.5 毛细效应的测定

配制活性物浓度为1 g/L表面活性剂、3 g/L NaOH浓度、2 g/L H2O2浓度的前处理液，将坯布样品置于前处理液中98 ℃煮30 min，三次热水洗，三次冷水洗，烘干后测试白度。参考FZ/T 01071—2008《纺织品 毛细效应试验方法》进行测试，记录30 min内重铬酸钾液体沿棉布片上升的高度。

3 实验部分

3.1 表面张力

临界胶束浓度（cmc）和cmc时的表面张力（γcmc）是表面活性剂降低表面张力的两个基本参数：cmc表示水溶液中开始形成胶束时的浓度，值越小，说明发挥作用所需浓度越低；γcmc是cmc时的表面张力，表示降低表面张力的能力。图1为CYS-221表面张力曲线，从中得到cmc和γcmc分别为0.005 g/L和34.0 mN/m，可以看出，CYS-221具有较低的cmc，说明其发挥作用所需的浓度较低。

图1 CYS-221表面张力曲线

3.2 泡沫性能

泡沫是气体（分散相）分散于液体（分散介质）中的分散体系，气体以气泡的形式被液体分隔开。泡沫在许多领域具有特殊的应用，例如矿物浮选、泡沫驱油、塑料、灭火等。然而对于印染前处理，则期望表面活性剂低泡，甚至无泡。图2是CYS-221、AES、AEO-9、1309的泡沫性能，0.5 min时的泡沫体积表示起泡能力，5 min的泡沫体积与0.5 min的泡沫体积相比可以反映出泡沫稳定性，可以看出，CYS-221的泡沫远低于AES、AEO-9、1309，尤其是具有消泡速度快（5 min泡沫体积与0.5 min时的泡沫体积相比较）的特点。

图2 AEO9、1309、AES、CYS-221泡沫性能

3.3 乳化性能

乳液是一种热力学不稳定体系，表面活性剂的乳化能力通常用形成乳液的稳定性（即分水时间）表示。图3是几种表面活性剂对液体石蜡的乳化能力，从图中可以看出，CYS-221的乳化能力要高于AEO-9、1309和AES。

图3 乳化能力

3.4 黏度

不同浓度的表面活性剂溶液呈现出不同的聚集性形态，如球状胶束、棒状胶束、六方液晶、立方液晶等，而不同聚集体表现出的宏观差异就是黏度，这也是表面活性剂在稀释过程中出现凝胶的原因。图4是CYS-221与AES不同浓度时的黏度，对于AES，浓度在30%～70%时有凝胶区（图中显示的黏度10 000 mPa·s表示凝胶），而CYS-221无凝胶区（或凝胶区较窄，40%含量时黏度有一个最大值），说明CYS-221在使用时具有易稀释（开稀）的特点。

图4 不同浓度CYS-221和AES溶液的黏度

3.5 毛细效应

经过煮炼的棉织物要进行上色和印花，这些工序对织物纤维的可渗透性具有较高的要求，经表面活性剂溶液前处理后，织物的毛细效应是评判前述工序对纤维渗透性处理效果的重要标准之一，毛细效应越高，表示处理效果越好。坯布经CYS-221、AES处理后的毛细效应如表1所示，从表1可以看出，CYS-221的毛细效应要高于AES、1309。

表1 坯布经表面活性剂处理后的毛细效应

4 结论

本研究开发了一种阴离子表面活性剂CYS-221，该产品与传统阴离子表面活性剂AES、非离子表面活性剂AEO-9和1309相比，具有泡沫低、乳化能力强、凝胶区窄、毛细效应高的特点。下一步工作将探讨CYS-221与非离子表面活性剂复配体系在印染前处理中的应用，以期为实际应用提供基础数据。