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仲醇聚氧乙烯醚硫酸鹽平衡和動態(tài)表面張力及應(yīng)用性能研究(一)

來源:中國洗滌用品工業(yè) 瀏覽 644 次 發(fā)布時間:2024-10-24

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉是由脂肪醇醚經(jīng)三氧化硫硫酸化、氫氧化鈉中和后所得的一類陰離子表面活性劑。以伯醇醚為原料制得聚氧乙烯醚硫酸鹽(AES)的制備技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)非常成熟,由于其產(chǎn)品性能優(yōu)越,目前已被廣泛應(yīng)用于清洗劑、勻染劑、滲透劑等領(lǐng)域和個人護(hù)理產(chǎn)品配方中,屬于第二大類陰離子表面活性劑。2021年其在中國國內(nèi)產(chǎn)、銷量達(dá)到77.54萬噸和76.31萬噸,占當(dāng)年陰離子表面活性劑總產(chǎn)、銷量的50.84%和51.69%。由于AES的上游原料進(jìn)口依賴度較高,其價格受馬來西亞、印度尼西亞油脂產(chǎn)出國貿(mào)易和政策影響較為明顯,因此開發(fā)本土原料資源制備脂肪醇醚硫酸鈉具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。


仲醇及其衍生物具有良好的表面活性,在液體洗滌劑、紡織印染、農(nóng)藥乳化等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。仲醇聚氧乙烯醚硫酸鹽(SAES)由于其特殊的分子結(jié)構(gòu)而具有優(yōu)越的耐堿性及滲透能力等性能,因而其物化及應(yīng)用性能的研究也備受關(guān)注。SAES的主要原料仲醇在合成技術(shù)上有較大的難度,目前市場上的仲醇及其衍生物仲醇醚主要來自日本觸媒化學(xué)和美國陶氏化學(xué),江蘇賽科是目前國內(nèi)唯一實(shí)現(xiàn)仲醇工業(yè)化生產(chǎn)的企業(yè)。因此,目前國內(nèi)有關(guān)仲醇醚硫酸鈉的研究鮮有報(bào)道。


本文主要對SAES的光學(xué)微流變性、傾點(diǎn)、平衡和動態(tài)表面張力、鋪展性等物化、表面和應(yīng)用性能進(jìn)行了研究,并與AES的性能進(jìn)行了對比,以豐富SAES的理論研究,并為其在應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用提供相關(guān)理論數(shù)據(jù)。


1實(shí)驗(yàn)部分


1.1試劑與儀器


化學(xué)試劑:仲醇聚氧乙烯醚(SAE,烷基鏈長C12-14,EO數(shù)為3,江蘇賽科化學(xué)有限公司),仲醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(SAES,烷基鏈長C12-14,EO數(shù)為3,實(shí)驗(yàn)室自制,伯醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES,烷基鏈長C12-14,EO數(shù)為3,中輕化工股份有限公司)。為了對SAES和AES進(jìn)行更好的對比,分別對上述硫酸鹽產(chǎn)品加入無水乙醇除無機(jī)鹽,濾液收集后用石油醚多次萃取,除去未硫酸化物、水相經(jīng)旋蒸除水后得到黃色黏稠狀物。


根據(jù)GB/T 5173-2018《表面活性劑洗滌劑陰離子活性物含量的測定直接兩相滴定法》對其陰離子活性物含量進(jìn)行測定,根據(jù)GB/T 6366-2012《表面活性劑無機(jī)硫酸鹽含量的測定滴定法》對其無機(jī)硫酸鹽含量進(jìn)行測定,根據(jù)GB/T 13530-2023《乙氧基化烷基硫酸鈉試驗(yàn)方法》對其未硫化物含量進(jìn)行測定。其中,SAES中陰離子活性物含量為92.6%,無機(jī)硫酸鹽含量為0.06%,未硫化物含量為1.9%,其余為水分;AES中陰離子活性物含量為93.1%,無機(jī)硫酸鹽含量為0.05%,未硫化物含量為1.7%,其余為水分。


實(shí)驗(yàn)儀器:Rheolaser Master光學(xué)微流變儀(法國Formulaction公司),表面張力儀(芬蘭Kibron公司),BP100型最大泡壓法表面張力測定儀(芬蘭Kibron公司),DSA25型接觸角測量儀(德國KüRSS公司),Turbiscan Tower穩(wěn)定性分析測試儀(法國Formulaction公司)。


1.2物化性能測定


1.2.1光學(xué)微流變


使用Rheolaser Master光學(xué)微流變儀對質(zhì)量濃度為30%的SAES和AES進(jìn)行黏彈性測定。將20 mL液體樣品放入微流變儀專用樣品池中,25℃下掃描2 h進(jìn)行測定。彈性因子(elasticity index,EI)和宏觀黏度因子(macroscopic viscosity index,MVI))由Rheosoft Master1.4.0.1軟件記錄。


1.2.2平衡表面張力


用二次蒸餾水配制一定濃度的SAES和AES溶液,靜置過夜后待用。在(25±0.1)℃時,采用連續(xù)吊環(huán)法測定其表面張力。二次蒸餾水的表面張力在(72.0±0.3)mN/m范圍之內(nèi),每次測試前都要先測量二次蒸餾水的表面張力來檢驗(yàn)樣品池內(nèi)是否殘留表面活性物質(zhì)。cmc由表面張力對濃度曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)確定。


1.2.3動態(tài)表面張力


用二次蒸餾水配制不同濃度的SAES和AES溶液,靜置過夜后待用。采用德國KüRSS公司的最大泡壓法表面張力測定儀測定各樣品在不同濃度下的動態(tài)表面張力曲線,測定溫度為(25±0.1)℃,測量的有效表面時間為10~200 s。


1.2.4鋪展性


用二次蒸餾水配制不同濃度的SAES和AES,靜置過夜后待用。在(25±0.1)℃時,采用DSA25型接觸角測量儀,通過對不同濃度樣品水溶液在石蠟?zāi)ど系膭討B(tài)接觸角的測定對其鋪展性進(jìn)行分析。


1.2.5潤濕性


參考GB/T 11983-2008《表面活性劑潤濕力的測定浸沒法》,采用帆布沉降法對樣品的潤濕性進(jìn)行測定。將1 g/L樣品溶液倒入1 000 mL燒杯中,在25℃時,把直徑為30 mm的圓帆布片用浸沒夾夾住,浸入試樣液,帆布片進(jìn)入溶液時立即開始計(jì)時,帆布片開始下沉?xí)r記為終點(diǎn)。每個樣品重復(fù)測試3次,取平均值。


1.2.6起泡性和穩(wěn)泡性


使用穩(wěn)定性分析測試儀對SAES和AES進(jìn)行起泡性和穩(wěn)泡性測定。將1 g/L的20 mL樣品放入測量池內(nèi),25℃時每25 s掃描一次,共掃描3 h進(jìn)行測定。


1.2.7乳化性


采用量筒法對樣品的乳化性能進(jìn)行測定。將1 g/L表面活性劑水溶液40 mL和等體積的液體石蠟置于100 mL具塞量筒中,上下劇烈振蕩5次,靜置1 min,重復(fù)5次,記錄分出10 mL水所需的時間。每個樣品重復(fù)測試5次,取平均值。


1.2.8耐鹽耐堿性


取1 mL的1 g/L樣品溶液于10 mL比色管中,加入一定濃度(固定濃度最大為300 g/L)不同體積的NaCl/NaOH溶液(梯度可選1 mL,2 mL,3 mL,4 mL,5 mL,6 mL,7 mL,8 mL,9 mL),最后補(bǔ)加去離子水,保持總體積量為10 mL。將比色管上下倒置10次(每次控制在2 s左右),25℃下靜置2 h,觀察比色管內(nèi)溶液的渾濁程度。采用UV-1601型紫外可見分光光度計(jì)測試不同鹽/堿濃度樣品溶液在600 nm處的透光率,透過率>80%的鹽/堿濃度(g/L)即為該表面活性劑濃度下的最大耐鹽/堿度。


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