合格品和优级品司盘80的质量指标检测及比较

张 民，郑玉玲，魏向洲，胡惠敏

作者简介：张民，江苏阜宁人，江苏工程职业技术学院纺织服装学院讲师，主要从事化学化工方面的教学与科研；郑玉玲，江苏工程职业技术学院纺织服装学院；魏向洲，胡惠敏，江苏工程职业技术学院纺织服装学院生物制药技术专业在读（江苏 南通226007）.

司盘80，又称Span-80，化学名称为失水山梨醇单油酸酯，是由山梨醇失水后与油酸酯化而成，为非离子型表面活性剂.其亲水亲油平衡值（HLB 值）为4.3，能和油类相混溶成为油包水（W/O）型乳化剂.该产品具有优良的乳化、分散、发泡、湿润等性能，在石油［1］、采矿［2-3］、食品［4］、医药和化妆品［5-6］等行业都有着广泛应用.

目前，我国司盘80产品虽然生产厂家众多，但在不同程度上存在着色泽差、反应产物不均匀、沉降物多、凝固点高等质量问题，特别是色泽深，一直影响着化纤油剂的产品质量［7］，不少厂家使用进口的司盘80，但价格高，影响经济效益.因此，提高我国司盘80 产品质量是不少厂家的迫切需求.

针对以上问题，本研究着重从司盘80 产品的各项质量指标检测入手，对司盘80 合格品和优级品进行了比较，考察了两种产品性能的主要差别，为实际生产提供了参考.

1 实验部分

1.1 原料与试剂

原料：南通某厂生产的司盘80，美国进口的优级司盘80.

试剂：氢氧化钠，分析纯；邻苯二甲酸氢钾（基准试剂）；95%乙醇，分析纯；盐酸标准溶液（0.5 mol·L-1）；无水碳酸钠（基准试剂）；氢氧化钾乙醇溶液（1 mol·L-1）；酚酞乙醇溶液指示剂（5 g·L-1）；吡啶，分析纯；氢氧化钠标准滴定溶液（0.1 mol·L-1）；超纯水；甲醇（HPLC 级）；KF-1 型KF 试剂，包含阳极液和阴极液；乙酰化试剂：乙酸酐和吡啶按照体积比1∶10 配制而成；酚酞指示剂：1 g酚酞溶于100 mL吡啶中配制而成.

1.2 主要仪器

HH-WO 型电子恒温水浴锅；NDJ-1 旋转粘度计；高脚烧杯（100 mL）；酸碱式通用滴定管（50mL）；移液管；容量瓶；分析天平（精度0.000 1 g）；锥形瓶、量筒（100 mL），锥形瓶（磨口，250 mL）；回流冷凝器（带磨口玻璃接头，接头与锥形瓶匹配）；电热套；KLS-411 型微量水分分析仪；微量注射器（10 uL）.

1.3 测定方法

（1）色泽的测定.采用目视比色法：取两支洁净、干燥的玻璃试管，分别加入约1/3试管量的待检测样品，在自然光线下，目视观察，并用文字将所观察到的颜色定性表述出来.

（2）粘度的测定.首先将粘度计调整水平，然后将适量的待测样品加入到100 mL的高脚烧杯中，加入的量以转子上的液面标志能够侵入到液面以下为宜.实验用恒温水浴锅加热，并进行温度控制，待温度恒定后，读取指针读数.读数时按下指针控制杆使读数固定下来，再关闭电机，使指针停在读数窗内，再读取读数.为了减少误差，实验对同一温度下溶液的粘度测定3次，然后取平均值［8］.

溶液粘度的计算公式如下：

式中：η—绝对粘度，mPa·s；k—系数，与选定的转子和转速有关，仪器上可以直接查出；a—指针所指示的读数.

（3）酸值的测定［9］.酸值指中和1 g 样品中游离的脂肪酸所需要的氢氧化钾毫克数，以“mgKOH·g-1”表示.测定步骤为：称取约10 g试样到锥形瓶中，加100 mL中性乙醇，并摇动锥形瓶使试样完全溶解，加3～4 滴酚酞指示剂.用0.1 mol·L-1氧氧化钠滴定至溶液由无色变为微红色，并保持10 s不褪色即为终点.

氢氧化钠溶液浓度的计算公式如下：

式中：c(NaOH) —氢氧化钠标准溶液的浓度，mol·L-1；m(KHP)—邻苯二甲酸氢钾的质量，g；V(NaOH)—NaOH溶液的消耗体积，mL；M(KHP)—邻苯二甲酸氢钾的摩尔质量，204.2 g·moL-1.

酸值的计算公式如下：

式中：s—酸值，mgKOH·g-1；c(NaOH)—氢氧化钠标准溶液的浓度，mol·L-1；V(NaOH)—消耗氢氧化钠标准溶液的体积，mL；56.1—氢氧化钾的摩尔质量，g·moL-1；m—试样质量，g.

（4）皂化值的测定［9］.皂化值指1 g 油脂完全皂化所需要的KOH 的毫克数，以mgKOH·g-1表示.测定步骤为：称取0.6～0.8 g（精确到0.001 g）样品置于锥形瓶中，加入25 mL氧氧化钾乙醇溶液，用水浴加热回流1 h 左右，用15 mL 95%乙醇洗冷凝管内壁，滴入2～3 滴酚酞指示剂，溶液显红色，趁热用0.1 mol·L-1盐酸滴定，当溶液由红色变为无色，并保持10 s 不褪色即为滴定终点.平行测定3次，同时做空白实验.

盐酸溶液浓度的计算公式如下：

式中：c(HCl)—盐酸标准溶液的浓度，mol·L-1；m(Na2CO3)—无水碳酸钠的质量，g；V(HCl)—滴定消耗的HCl 溶液体积，mL；M(Na2CO3)—碳酸钠的摩尔质量，105.99 g·moL-1.

皂化值的计算公式如下：

式中：z—皂化值，mgKOH·g-1；V0—滴定空白消耗HCl 标准溶液的体积，mL；V1—滴定样品消耗HCl 标准溶液的体积，mL；c(HCl)—HCl 标准溶液的浓度，mol·L-1；m—司盘80 样品的质量，g.

（5）羟值的测定［9］.羟值指1 g 样品中的羟基所相当的氢氧化钾的毫克数，以mgKOH·g-1表示.测定步骤为：称取约0.6 g 的样品置于锥形瓶中，加入3 mL 乙酰化试剂，水浴加热回流1 h 左右，期间分3～5次加入15 mL水.酰化反应结束后将溶液冷却至30 ℃，加入4～5 滴酚酞指示剂与25 mL 0.1 mol·L-1的NaOH溶液，然后用0.1 mol·L-1氢氧化钠标准溶液滴定至淡粉色，并维持10 s不褪色即为终点.同时，用2～3 滴水代替试样，其余加入的试剂和操作与样品测定时相同，进行空白试验.

羟值的计算公式如下：

式中：q—羟值，以mgKOH·g-1表示；V0—空白试验消耗氢氧化钠溶液的体积，mL；V1—试样消耗氢氧化钠溶液的体积，mL；c(NaOH)—氢氧化钠标准溶液的浓度，0.105 0 mol·L-1；m—试样的质量，g；s—试样的酸值，若此值≤0.3，可忽略不计.

（6）含水量的测定.本实验采用卡尔费休法［10］测定样品的含水量.测定步骤为：称取约6 g（精确到0.000 1 g）司盘80 样品于洁净的小烧杯内，加入少量甲醇并搅拌使其充分溶解，然后转移到100 mL容量瓶中，用少量甲醇洗涤小烧杯3～5次一并转入容量瓶中，最后用甲醇定容至100 mL，加盖密封，作为待测样品.用1 mL 进样器抽取定量的待测样品，从电解池的进样口注入到电解池内，针头应插入液面以下，等待10～30 s 使之与KF 试剂充分混合.测量结束后，仪器自动显示测量结果.对每个样品平行测定3次，取算术平均值作为最终结果.

本实验选用色谱纯甲醇作为司盘80的样品溶剂及空白样品.另外，为了保证精度更准确，需要进行校正因子（k）的测量［11］.本实验测得的校正因子k=0.998.

含水量的计算公式如下：

式中：x—样品的含水量，%；m水—1 mL样品中含水量，mg；m样—样品的质量，mg.

2 结果与讨论

2.1 色泽的测定结果

色泽的检测结果如表1所示.

表1 两种样品的色泽测定结果

观察结果表明，美国进口的优级品司盘80（以下简称SP）的色泽明显比南通某厂生产的司盘80 产品（以下简称QP）淡得多.在实际应用中希望产品的颜色越低越好，故从色泽的角度分析，QP产品还有待于改进.

2.2 粘度（η）的测定结果

两种司盘80样品的粘度随温度的变化关系见图1.

图1 两种样品的粘度随温度的变化关系

从图1可以看出，两种产品的粘度都随着温度的升高而降低，但是同温度下，SP的粘度比QP要低150～250 mPa·s.在实际应用中希望司盘80产品能够具有较好的流动性，即粘度越低越好.从粘度的角度分析，QP产品还有待于改进.

2.3 酸值（s）的测定结果

0.1 mol·L-1氢氧化钠标准溶液的标定及两种司盘80样品的酸值测定数据如表2所示.

从表2 可以看出，QP 的酸值测定结果为8.81 mgKOH·g-1，SP 的酸值测定结果为3.99 mgKOH·g-1，前者大于后者.酸值大说明产品中游离酸的浓度较高，产物中有更多未反应的油酸残余.可见，QP 产品的生产工艺还有待于改进，需进一步提高油酸的转化率.

2.4 皂化值（z）的测定结果

0.1 mol·L-1盐酸标准溶液的标定及两种司盘80样品皂化值的测定数据如表3所示.

从表3 可以看出，QP 的皂化值测定结果为141 mgKOH·g-1，SP 的 酸值 测 定结 果 为155 mgKOH·g-1，前者小于后者.皂化值大，说明了产品中酯的总浓度较高，有更多的反应物转化成了产品，原料的转化率高，体系中未反应的原料残余少，这与上述2.3的结论相一致.

2.5 羟值（q）的测定结果

两种司盘80样品羟值的测定数据如表4所示.

从表4 可以看出，QP 的羟值测定结果为216 mgKOH·g-1，SP 的羟值测定结果为200 mgKOH·g-1，后者小于前者.羟值小说明产物中羟基浓度较低，也说明了反应原料山梨醇中的羟基与油酸酯化反应的数目多，生成的产品中酯的浓度较高，这与上述2.4的结论相吻合.

表2 氢氧化钠标准溶液的标定及两种样品酸值的测定数据表

表3 盐酸标准溶液的标定及两种样品皂化值的测定数据表

2.6 含水量的测定结果

两种司盘产品含水量的测定数据如表5 所示.

从表5 可以看出，QP 中含水量为1.38%，SP中含水量为0.84%，前者大于后者.体系中的水分主要来自于原料带进来的水分、山梨醇失水产生的水分和酯化反应过程中产生的水等几个方面.水分含量的高低对产品的性能也会产生较大的影响，在实际应用中希望产品含水量越低越好.这就要求在反应过程中需将生成的水分尽可能地脱除完全.

3 结论

司盘80 作为一种性能优良的乳化剂，近年来在生物组织工程［12］、药剂学［13］、生物高分子材料［14］等研究领域有着非常广泛地应用.本文主要对国内某厂家生产的司盘80合格品和美国进口的优级司盘80产品的质量指标进行了检测与比较，分析结果表明，两种不同规格产品在色泽、粘度、酸值、皂化值、羟值和含水量等方面存在不同程度的差异.所得结论能够为国内司盘80生产工艺的改进提供一定的指导和参考作用.

表4 两种司盘80产品羟值的测定数据表

表5 两种司盘80产品含水量的测定数据表

但是也有研究资料［15］表明，某些质量指标（如酸值、皂化值、羟值等）相近的司盘80 产品，有的是透明的，流动性很好，而有的却表现为混浊固化.所以单纯靠产品的质量指标来衡量司盘80 产品合格与否也是不准确的，还必须从结构出发，研究清楚合成方法和工艺过程对产品的组成及性能的影响，这也是本课题组今后要着重研究的问题.