張力儀在甘油醚季銨鹽型紡織柔軟劑的應(yīng)用

　　目前使用的柔軟劑以陽(yáng)離子表面活性劑最為廣泛,原因是在水中多數(shù)織物表面帶負(fù)電荷,陽(yáng)離子表面活性劑通過(guò)正電荷易吸附于其上,因而結(jié)合力強(qiáng),耐高溫、耐洗滌,整理后的織物手感豐滿(mǎn)、滑爽、蓬松,同時(shí)也改善織物的抗靜電效果.國(guó)內(nèi)紡織行業(yè)廣泛使用的陽(yáng)離子表面活性劑是雙十八烷基二甲基氯化銨(D1821),但由于其生物降解性差,嚴(yán)重污染環(huán)境,已被歐洲市場(chǎng)淘汰.進(jìn)入90年代后,對(duì)活性物生物降解性要求的提高,促進(jìn)了酯基季銨鹽的工業(yè)化,使其成為柔軟劑的主要成分之一.由于酯基在廢水處理中極易由微生物分解而迅速降解為C16~C18脂肪酸和較小的陽(yáng)離子代謝物因此,酯基季銨鹽具有突出的生物降解性,在歐洲獲得大量應(yīng)用.但受水解穩(wěn)定性較差的影響,酯基季銨鹽配制的柔軟劑需要調(diào)節(jié)pH<4和添加其他助劑來(lái)改善貨架壽命.鑒于此,本文合成了醚型季銨鹽柔軟劑.

　　1·試驗(yàn)

　　1.1藥品及儀器

　　十四醇(ROH)、環(huán)氧氯丙烷(EPIC)、三乙胺、鹽酸、氫氧化鈉、甲苯、乙酸乙酯、乙醇、四丁基溴化銨(均為分析純).

      儀器:WMZK-01溫度指示控制儀(上海醫(yī)用儀表廠),VECTOR-22傅里葉變換紅外光譜儀(德國(guó)布魯克公司),DC-RRY1000型電腦測(cè)控柔軟度儀(四川省長(zhǎng)江造紙儀器廠),YG(B)541D型全自動(dòng)數(shù)字織物折皺彈性?xún)x,SC-80型全自動(dòng)色差計(jì),Vario-ELⅢCHNS型元素分析儀,潤(rùn)濕角測(cè)量?jī)x界面張力儀.

　1.2反應(yīng)機(jī)理

　　1.3合成

　　1.3.1活性中間體烷氧基縮水甘油醚

　　在250 mL干燥三口燒瓶中,加入0.1 mol十四醇、0.2 mol環(huán)氧氯丙烷、0.12 mol氫氧化鈉(配制成50%水溶液)、0.005 mol四丁基溴化銨(相轉(zhuǎn)移催化劑)和10mL甲苯(溶劑),升溫至50℃,攪拌反應(yīng)4 h,冷至室溫,抽濾,固相以10 mL甲苯洗滌2次,蒸餾驅(qū)除甲苯及少量未反應(yīng)的環(huán)氧氯丙烷,得淺黃色透明狀烷氧基縮水甘油醚粗品.

　　1.3.2 3-十四烷氧基-2-羥基丙基三乙基氯化銨(TPAC)

　　在250 mL干燥三口燒瓶中,加入1.3.1合成的烷氧基縮水甘油醚粗品(0.1 mol)、三乙胺鹽酸鹽0.1 mol[n(烷氧基縮水甘油醚)∶n(三乙胺鹽酸鹽)=1∶1]、乙醇50 mL,30℃攪拌反應(yīng)3.5 h.蒸出乙醇和水,再用乙酸乙酯重結(jié)晶,真空干燥得TPAC純品.收率約為92%.

　　1.4柔軟整理

　　采用一浸一軋式,軋余率為100%,工藝條件為:處理液pH為4、TPAC 0.5%(owf)、浴比1∶20、40℃處理15 min.

　　1.5測(cè)試

　　紅外光譜:采用KBr壓片法,利用VECTOR-22傅里葉變換紅外光譜儀進(jìn)行測(cè)定;元素分析:采用元素分析儀測(cè)定.收率yP按照以下公式計(jì)算:

　　式中,NP表示目標(biāo)產(chǎn)物物質(zhì)的量;NA,in表示限制反應(yīng)物(不按理論化學(xué)計(jì)量反應(yīng)時(shí),以最小化學(xué)計(jì)量反應(yīng)的物質(zhì))物質(zhì)的量;a/p表示二者的反應(yīng)化學(xué)計(jì)量量比.采用界面張力儀,使用圓環(huán)法[6-7]測(cè)定水溶液(25℃)表面張力隨濃度的變化;泡沫膨脹性:取3個(gè)100mL具塞量筒,分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的TPAC、雙十八烷基二甲基氯化銨(D1821)、十八烷基二甲基芐基氯化銨(1827)、十二烷基硫酸鈉(SDS)各20 mL,然后以相同的頻率振蕩量筒10次,待泡沫穩(wěn)定30 s后讀取泡沫高度,計(jì)算泡沫膨脹性=(V2-V1)/V1,式中,V1為起始液體體積,V2為搖動(dòng)后泡沫和液體總體積.柔軟度測(cè)定參照ASTM-D1388-64標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行;靜摩擦系數(shù)測(cè)定參照FZ/T 01054.2-1999標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行;色差測(cè)定參照J(rèn)B/T 5595-91標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行;折痕回復(fù)性的測(cè)定采用回復(fù)角法,參照GB/T 3819-1997標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行;潤(rùn)濕角測(cè)定通過(guò)潤(rùn)濕角測(cè)量?jī)x于環(huán)境溫度下測(cè)定,在同一樣品不同部位測(cè)量5次,取平均值.

　　表面張力

　　TPAC的表面張力γcmc為33.80 mN/m,臨界膠束濃度cmc為7.94×10-4 mol/L.

　　泡沫性[8]

　　由表1可知,TPAC的發(fā)泡性高于D1821,主要是受到醚鍵和羥基的影響,使其親水能力增大的緣故,但與陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉相差甚遠(yuǎn),這將使TPAC表面活性劑作為織物用柔軟劑更為有利.

　　普通長(zhǎng)鏈脂肪烴季銨鹽柔軟劑乳液粘度較大、穩(wěn)定性差、易分層,要克服這些缺點(diǎn),就應(yīng)適當(dāng)提高柔軟劑分子的親水性.[9]醚鍵和羥基的引入,增大了分子整體的親水性能,使柔軟效果得以提升.由表2可見(jiàn),TPAC的整理效果基本能達(dá)到同類(lèi)產(chǎn)品(D1821及有機(jī)硅類(lèi)柔軟劑AS)的效果,且在潤(rùn)濕角方面,TPAC較優(yōu),所以TPAC整理織物在吸汗、吸濕等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì).