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《FMEE与FMES的合成及其在化纤除油剂配方中的应用_王琛》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
材料工程2022年第3期化纤与纺织技术文章编号：1672-500X（2022）03-0040-03FMEE与FMES的合成及其在化纤除油剂配方中的应用王琛上海喜赫精细化工有限公司，上海201620摘要：文章的实验以十六碳脂肪酸为起始原料，采用及其磺酸盐FMES共同应用于化纤除油工艺，测试两无水的三氧化二铝和氧化钡为二元催化剂，先与环氧种表面活性剂以不同比例组成的除油剂的除油率和分乙烷发生聚合反应，再用环氧丙烷封端，最后通过甲散力。基化反应引入末端甲基，得到PO封端的脂肪酸甲酯乙氧基化物FMEE，将FMEE进一步与氯磺酸反应得1FMEE与FMES的合成到磺化盐FMES，测试产物FMEE和FMES的泡沫、HLB值、乳化力、分散力等性能，并将喜赫非离子1.1带PO支链FMEE的合成路线PO嵌段FMEE与阴离子磺酸盐FMES作为除油剂的脂肪酸甲酯没有活泼的羟基（-OH），分子链的末主体表面活性剂，复配无磷螯合剂乙二胺二邻苯基乙端甲基（-CH3）使碳链的空间阻位增大，导致脂肪酸酸钠EDDHA-Na以及渗透剂伯烷基磺酸钠PAS-80甲酯的聚合反应活性很低，即便与活泼的环氧乙烷在得到除油剂，应用于染厂实际的化纤坯布前处理生产，高温、强碱性反应条件下，其加成反应的转化率也很实验结果显示，除油率、手感等指标均符合工厂的要求。低。为了在脂肪酸甲酯分子式中同时引入环氧乙烷与关键词：PO封端；FMEE；FMES；低泡沫；除油剂环氧丙烷基团，用自制催化力更强的碱土类氧化物代分类号：TS190.2替氢氧化钾作为催化剂，以十六碳脂肪酸为起始原料，先在脂肪酸分子式中分两步引入环氧乙烷和环氧丙烷基团，再通过甲基化反应引入甲酯基团，采用三步合化学合成纤维在染色加工前需将纺丝油剂清洗干[3]成工艺制备PO嵌段的脂肪酸甲酯乙氧基化物FMEE，净，纤维表面残留的油剂含有羟基（-OH），会和染反应机理如下：料分子中的活性基团形成氢键结合，导致色斑、色点乙氧基化反应RCOOH+mC2H4O→RCO-(C2H4O)[1]出现，引起牢度下降，多次水洗后出现露白现象。mOH常规的化纤除油工艺能量消耗大，生产效率低，为了丙氧基化反应RCO-(C2H4O)mOH+nC3H6O→RCO-符合节能减排的环保要求，很多染厂开始采用80℃(C2H4O)m-(C3H6O)nOH低温除油工艺或高温除油染色一浴法工艺，这就要求甲基化反应RCO-(C2H4O)m-(C3H6O)nOH+[2]除油剂具备良好的低温除油功能和分散匀染性能。CH3OCOCH3→RCO-(C2H4O)m-(C3H6O)nOCH3+PO嵌段脂肪酸甲酯乙氧基化物的分子链中有酯基和CH3OH+CO2甲基两种亲油性基团，可以与油剂形成多点结合，对1.2FMES的合成路线油剂有极强的捕捉能力，在80℃就有良好的除油将得到的PO嵌段的FMEE与氯磺酸发生磺化功能。[4]反应：为了进一步提高PO嵌段脂肪酸甲酯乙氧基化物-磺化R-CH2-CO-(C2H4O)m-(C3H6O)nOCH3+ClSO3FMEE的分散性能，将FMEE进一步与氯磺酸反应，-→R-CHSO3H-CO-(C2H4O)m-(C3H6O)nOCH3+Cl得到的磺化盐FMES具有优异的悬浮和分散性能，能中和R-CHSO3H-CO-(C2H4O)m-(C3H6O)nOCH3+NaOH有效防止油污的聚集与反沾，具有一定的匀染性。将→R-CHSO3Na-CO-(C2H4O)m-(C3H6O)nOCH3+H2O乳化分散力强的PO嵌段脂肪酸甲酯乙氧基化物FMEE1.3FMEE与FMES的合成工艺将1517g脂肪酸和14.5g催化剂（Al2O3与BaO作者简介：王琛，男，硕士，工程师，研究方向为绿色纺织化学品的研发。混合物），加入5.2L高温高压不锈钢反应釜，氮气吹40
1化纤与纺织技术第51卷2022年3月材料工程扫反应釜与进料管道1min，开启低速搅拌；将原料搅非离子表面活性剂是通过亲水亲油端，将各种油污包拌均匀后加热，以5℃/min升温至110℃，抽真空裹成O/W型微乳颗粒并悬浮于工作液中，随着油污脱5min并排空水分，吸入一定数量的环氧乙烷，冷却水落量的增加，非离子表面活性剂消耗增加，导致净洗[9]循环降温，温度控制在120±1℃，反应时间为2.5h，抽力严重下降。阴离子型表面活性剂的亲水基带负电真空吸入一定数量的环氧丙烷，控制升温速率3℃/min荷，可以与带负电荷的油污产生静电排斥作用，与带升温至140℃继续反应3h，反应完毕后开启循环水，正电荷的油污产生静电吸引作用，两种静电作用都可[10]冷却降温至95℃；依次加入385g碳酸二甲酯和21.5g将纤维表面的油污加速剥离脱落。因此，将非离子催化剂碳酸钾，反应1.5h，冷却后用单乙醇胺将pH和阴离子复配是提高除油剂工作液耐久力和除油效果[5]值调整为7，得到淡黄色的液体，放料。的最有效途径。将乳化力优异的喜赫PO嵌段FMEE将3800g脂肪酸甲酯乙氧基化物FMEE、60g氨和分散力优异的阴离子类表面活性剂FMES复配，测基磺酸和300g二丙二醇二甲醚置于5.2L反应釜，升试两种表面活性剂在不同比例用量条件下的除油率和温至90℃，开启搅拌；缓慢滴加一定量的氯磺酸，滴分散力，如表2所示。加完毕后缓慢升温至120℃，继续搅拌2h，冷却后滴由表2可知，单独用PO嵌段FMEE的除油率高加氢氧化钾，中和pH值在6～7，得到黄色的液体，于单独用FMES的除油率，说明对于化纤油剂的清洗，放料。PO嵌段FMEE的乳化净洗作用比FMES的剥离和分散作用效果更理想。将喜赫FMEE和喜赫FMES以4∶12实验结果与讨论复配后除油率最高，在分散方面，FMES的分散力要好2.1PO嵌段FMEE与FMES的性能概述于PO嵌段FMEE，二者复配后，随FMES用量的增加，根据行业测试标准测试产物PO嵌段脂肪酸甲酯分散力逐渐提高。乙氧基化物FMEE及其磺化盐FMES的HLB值、凝固2.3FMEE与FMES在除油剂配方中的应用点、泡沫性能、表面张力等理化性能，数据如表1所示。根据实验结果，考虑喜赫PO嵌段FMEE与FMES表1表面活性剂FMEE与FMES的各项性能指标凝胶名称HLB值凝固点/℃30s泡高/mL3min泡高/mL表面张力mN/m润湿性/s渗透力/s乳化力/mL分散力/%浊点/℃现象FMEE13.3-55027813128095有FMES15.0-1010292245653无无表2不同比例FMEE与FMES的除油性能FMEE与FMES配比性能100%FMEE+80%FMEE+66.6%FMEE+50%FMEE+33.4%FMEE+20%FMEE+FMEE+FMES20%FMES33.4%FMES50%FMES66.6%FMES80%FMES100%FMES除油率82.1%83.7%82.2%79.6%78.4%74.5%70.6%分散力13.113.915.215.116.316.416.4由表1可知，FMEE引入环氧丙烷基团后，具有散性有助于将脱落的油污稳定地悬浮在工作液中，当较低的泡沫性，即使在80℃的较低温度下也不易产生工作液的温度降低后不会反沾设备或纤维表面，也有[7]泡沫，可以避免面料在小浴比的工作液里面随气泡上助于对染料的分散，具有一定的匀染性能。喜赫PO浮，堵塞喷头，降低工作液的喷射扬程；同时，较低嵌段FMEE和磺化盐FMES均有较低的凝固点，抗冻[6]的泡沫性有助于提高清水漂洗效率。喜赫PO嵌段性优异，冷水易溶，低温条件下几乎没有凝胶现象，FMEE同时具有甲酯基和长碳链两种亲油性基团，可化料方便，适用于染厂前处理工艺。以与油剂形成多点结合，对油剂的乳化力更强，在低2.2PO嵌段FMEE与FMES复配用于除油温80℃就有良好的除油脱脂效果。PO嵌段FMEE继实验续磺化后得到阴离子型表面活性剂FMES，渗透力和乳非离子类型表面活性剂在除油脱脂的过程中表现[8]化力有所降低，但分散性大幅度提升，FMES优异的分出优异的乳化和耐硬水的性能，缺陷是持久力不够，41
2材料工程2022年第3期化纤与纺织技术不同的应用特点，以及几种不同除油工艺对除油剂的（2）将喜赫非离子PO嵌段FMEE与阴离子磺酸要求，复配其他必要的助洗剂成分，得到几种除油剂盐FMES作为除油剂的主体成分，并复配渗透剂伯烷的配方，如表3所示。基磺酸钠PAS-80、无磷螯合剂乙二胺二邻苯基乙酸钠将3种精练剂按照表3的原料配比进行生产加工，EDDHA-Na及其他乳化剂，最终得到适用于不同工艺3种配方成本为5～6元/kg，将3种除油剂应用染厂的除油剂配方，分别应用于坯布的除油工艺，除油效实际的化纤布前处理生产，除油工艺流程与效果如表果均符合染厂要求。4所示。表3除油剂配方无磷多功能除油剂配方类别名称1#低温除油剂2#130℃练染同浴剂3#氨纶除油剂主要表面活性剂喜赫低泡PO嵌段FMEE15%10%10%主要表面活性剂喜赫FMES5%10%5%渗透剂喜赫伯烷基磺酸钠PAS-800%2%0%螯合剂喜赫乙二胺二邻苯基乙酸钠2%5%2%乳化剂异构醇醚130810%0%0%乳化剂异构醇醚13060%0%10%乳化剂脂肪胺聚醚18150%5%0%乳化剂十二烷基苯磺酸0%3%0%其他去离子水68%65%73%表4除油剂应用效果类别1#除油剂2#除油剂3#除油剂织物纯涤纶布涤棉布锦氨混纺布设备常温溢流染色机高温高压染色机常温溢流染色机180℃预定型后，进染色机，温度180℃预定型后，进染色机，温度为130℃，180℃预定型后，进染色机，温度为80℃，工艺为80℃，除油30min，50℃温同浴染色除油50min，排液后80℃还原皂除油30min，50℃温水洗加醋酸中和水洗加醋酸中和进入染色工艺洗进入染棉工序浴比1∶5，纯碱3g/L，除油剂浴比1∶7，除油剂1g/L，醋酸1g/L，工作液浴比1∶5，纯碱3g/L，除油剂3g/L2g/L醋酸钠0.3g/L，分散染料对布重2%除油效果手感光滑、柔软，毛效12.6cm无染色斑，染色均匀手感光滑、柔软，无褶皱，毛效11.8cm3结论参考文献[1]曾涛.除油剂TF-115D除油染色一浴工艺的生产应用[J].针织工业,（1）十六碳脂肪酸甲酯乙氧基化物碳链长，分散2019(10):38-43.性能优异，在FMEE中引入环氧丙烷结构得到PO嵌[2]秦文利.染整前处理工艺及助剂的研究进展[J].化纤与纺织技术,2015,44(3):10-13.段FMEE，可以减少发泡沫和提高渗透性。以PO嵌段[3]刘岢鑫.脂肪酸甲酯乙氧基化物的合成及其性能研究[D].大庆:东FMEE为原料，与氯磺酸发生取代反应引入磺酸钠基北石油大学,2019.团，可以获得对污垢分散效果更好的磺化盐FMES。除[4]杨树勋,卢博为,卢俊瑞,等.烷基苯氯磺酸磺化反应动力学研究[J].天津理工大学学报,2016,32(4):48-52.油剂的外观为淡黄色，稳定、透明，无分层现象，如[5]丁莉荣,孙永强,周婧洁,等.油酸甲酯乙氧基化物的合成和性能研图1所示。究[J].印染助剂,2018,35(12):10-13.[6]吕素真,曾凡龙,曹谦芝,等.PTFE表面改性及其对油污的吸/脱附性能[J].化工新型材料,2016,44(8):240-242.[7]袁颖,敬加强,尹然,等.阳离子型表面活性剂与聚合物复配体系协同减阻作用[J].化工进展,2022,41(5):2593-2603.[8]黄伟,张嘉煜,庄小雄,等.油剂处理工艺对Lyocell纤维性能的影响[J].纺织学报,2022,43(2):105-109.[9]刘艳梅,郑丽娟,苏梦,等.表面活性剂结构与其皂洗防沾性能的关系研究[J].针织工业,2021(8):35-39.[10]张伟娜,殷永泉,冉德钦,等.阴-非离子表面活性剂复配修复石油污染的土壤[J].河北大学学报(自然科学版),2014,34(3):279-283.图1除油剂外观42
