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醇醚羧酸AEC-9H在纺织上的应用性能研究

2022-02-18张碧莲李万锋

纺织报告 2022年1期
关键词:硅油阴离子纯棉

杜 颖,张 凯,张碧莲,李万锋

(南京古田化工有限公司,江苏 南京 210000)

醇醚羧酸盐AEC因结构中嵌入EO链而具有阴、非离子表面活性剂的特点,可在广泛pH下使用,产品结构式为R-(OCH2CH2)nOCH2COOX(H)。醇醚羧酸盐的合成方法目前主要有3种:羧甲基化法、氮氧自由基催化氧化法及贵金属催化氧化法。AEC具有良好的去污性、发泡性、耐硬水和强电解质性、配伍性等,可应用于工业清洗、采油、金属加工、日化、纺织等领域。

AEC-9Na的分子结构表达式为R-(OCH2CH2)nOCH2COONa[1-2],因具有良好的生物降解性、温和性、发泡性和清洗性能,可用于化妆品及个人护理用品中。

AEC-9H在纺织上的具体应用鲜少有人研究,本研究主要测试AEC-9H的稳定性及其与多种硅油乳液复配的耐热、耐碱、耐阴离子、耐电解质的稳定性以及乳化氨基硅油的可行性等,为纺织行业的配方开发提供参考。

1 试验

1.1 材料

纯棉针织布(细度为18 tex,克重为105 g/m2);纯棉梭织布[20 S×10 S,70根/in×42根/in(1 in=2.54 cm),帆布];纯棉梭织细平布(30 S×36 S,72根/in×69根/in)。

1.2 药品

AEC-9H(中轻日化);氨基硅油OFX-8040、氨基硅油OFX-8468、MEM-8031、2A1(陶氏化学);嵌段硅油SRS;异构醇聚氧乙烯醚1307(浙江科峰);AEO7(日本花王);TDA9(索尔维);氢氧化钠(AR,国药集团);无水元明粉(AR,国药集团);冰乙酸(AR,南京化学试剂有限公司)。化学药品的基本性能如表1所示。

表1 化学药品的基本性能

1.3 仪器

梅特勒ME精密天平(南京科翔仪器设备有限公司);红外线高温打样机、电热鼓风干燥箱、轧车(上海朗高纺织设备有限公司);高速分散机(上海现代环境工程技术股份有限公司);白度计(温州大荣纺织);万用电炉。

2 AEC-9H的性能

2.1 稳定性测试

分别测试AEC-9H在纺织加工中遇到强碱、阴离子和无机盐时的稳定性。

2.1.1 耐碱稳定性

碱(NaOH)的质量浓度为120~240 g/L,AEC-9H的添加量为1.0%,考察其稳定性。结果显示:AEC-9H在120、160、200、240 g/L碱质量浓度下都具有良好的稳定性。可见,AEC-9H具有优异的耐碱性能,可用于棉布的预处理、丝光等耐碱工艺中。

2.1.2 耐阴离子

在体系中,AEC-9H的添加量为6.0%,2A1为12.0%,其余部分全为水。经一周观察,溶液稳定、透明,可见AEC-9H有较好的耐阴离子性。

2.1.3 耐盐

在体系中,AEC-9H的添加量为1.0%,无水硫酸钠为5.0%,其余部分全为水。经一周观察,溶液稳定、透明,可见AEC-9H有较好的耐盐稳定性。

2.2 精练性能

纯棉梭织布(20 S×10 S,帆布)10.00 g,整理剂用量为0.5%,浴比为1∶10,氢氧化钠用量为15 g/L。

设备为红外线高温打样机。

工艺参数:100 ℃,50 min。

2.2.1 工艺曲线

精练的工艺曲线如图1所示。

图1 精练的工艺曲线

2.2.2 白度和毛效

白度和毛效如图2所示。

未经整理的织物白度为54.9,毛效为0。

由图2可看出,AEC-9H与非离子表面活性剂TDA9和AEO7相比,在精练后的纯棉梭织布上具有较好的白度和毛效,可作为精练剂使用;结合其优秀的耐碱性,亦可作为耐碱精练剂组分。

2.3 和非离子表面活性剂复配的耐碱性

单独的AEO7可耐质量浓度为80 g/L的碱,加入等量的AEC-9H复配后,总体的耐碱量可提升至100 g/L,可见,AEC-9H的加入可直接提高非离子表面活性剂AEO7的耐碱性能。

2.4 硅油稳定性测试

2.4.1 硅油乳液的制备

乳化设备为高速分散机。

30.0 % OFX-8468乳液的配方:乳化剂1307用量为10.0%,硅油OFX-8468用量为20.0%,冰乙酸用量为硅油的3.0%,补齐水至总量,得到无色透明的稳定乳液。

40.0 % SRS乳液的配方:硅油SRS用量为40.0%,冰乙酸用量为硅油的2.0%,补齐水至总量,得到浅黄色透明的稳定乳液。

2.4.2 硅油乳液稳定性测试

分别测试硅油乳液中加入和不加入AEC-9H的耐热、耐碱、耐电解质、耐阴离子稳定性。

(1)硅油乳液耐热稳定性。配方如表2所示。将表2配方分别置于电炉上加热,记录分层漂油时的温度。

表2 硅油乳液的耐热稳定性配方

配方A′加热至74 ℃时出现混浊,84 ℃时漂油、粘烧杯壁且不可逆;配方B′测试液有密集小颗粒分布,除了超声波不能去除,其余配方加热至100 ℃均稳定。

可见,添加AEC-9H后,对30.0% 8468乳液和40.0%SRS乳液均有影响,可能是乳液中的离子冲突所致,对非离子型/氨基乳液MEM-8031无影响。

(2)硅油乳液耐碱稳定性。配方同表2。将每个配方的pH分别调至11~12,室温下静置观察,记录出现凝聚物或分层的时间,若时间接近,pH降至10再试。

配方A出现混浊,1 h后下层有凝聚物沉淀;配方A′清澈,pH为12~13时,溶液仍清澈,1 h后略有混浊,无凝聚物产生,将配方A′中AEC-9H用量减半进行耐碱测试,仍是稳定的。经一夜静置观察,配方B外观混浊较重,下层有沉淀物;配方B′在pH为12~13时,外观略混浊,但呈均相,体系有密集小颗粒存在。配方C、配方C′经48 h观察,外观均正常。

AEC-9H可明显提高30.0% 8468乳液和MEM-8031的耐碱稳定性,体系在pH为12~13时仍能保持长时间的稳定,但加入嵌段硅油会有大量小颗粒物漂浮,不适合提升嵌段硅油的耐碱稳定性。

(3)硅油乳液耐电解质稳定性。表2测试液配方分别添加无水元明粉1.00 g,室温下静置观察,记录出现凝聚物或分层的时间。

静置一夜观察,配方A、A′、C、C′外观均正常,配方B、B′中添加AEC-9H没有提升稳定性,体系均浑浊。

从应用角度设定电解质质量浓度为10 g/L,加或不加AEC-9H,对乳液稳定性均无影响。

(4)硅油乳液耐阴离子稳定性。表2测试液配方分别添加0.50 g化学药品6100,室温下静置观察,记录出现凝聚物或分层的时间。

静置一夜后观察,配方A、A′、C、C′外观均正常,配方B、B′中出现凝聚物。

从应用角度设定阴离子添加质量浓度为5 g/L,加或不加AEC-9H,对乳液稳定性均无影响。

2.5 乳化性能

氨基硅油可赋予纺织品柔软、平滑、蓬松等手感,通常使用非离子乳化剂来乳化[3]。以氨基硅油8040为例,可以使用非离子乳化剂异构醇聚氧乙烯醚1307,配方参考“2.4.1”项。尝试使用具有阴、非离子特性的醇醚羧酸AEC-9H等量替代和半量替代1307,观察乳液性能,乳液配方如下。

1#30.0% OFX-8040乳液的配方:乳化剂1307用量为10.0%,硅油OFX-8040用量为20.0%,冰乙酸用量为硅油的3.0%,补齐水至总量,得到无色透明的稳定乳液。

2#30.0% OFX-8040乳液的配方:乳化剂AEC-9H用量为10.0%,硅油OFX-8040用量为20.0%,补齐水至总量,得到黄色半透明的稳定乳液。

3#30.0% OFX-8040乳液的配方:乳化剂AEC-9H、1307用量均为5.0%,硅油OFX-8040用量为20.0%,补齐水至总量,得到浅黄色透明的稳定乳液。

由于AEC-9H本身pH(小于3)较小,此次使用AEC-9H乳化的配方中均未加入冰乙酸。

分别将以上3款乳液在纯棉针织和纯棉梭织细平布上进行手感整理,采用二浸二轧工艺,于105 ℃下烘干后对比手感风格。

采用设备为轧车。

在两种棉织物上,软度均为1#>3#>2#。

使用1307作为乳化剂,手感最柔软,加入AEC-9H后,软度略差于单独使用1307的乳液,但未见黄变现象,整体上使用AEC-9H可以提供柔软的手感和较好的耐碱稳定性。

3 结论

(1)AEC-9H具有阴离子、非离子特性,具有优异的耐碱性,可用于纺织棉布的预处理、丝光等工艺,与非离子表面活性剂复配作为精练剂,可显著提高毛效和配方的耐碱性。

(2)AEC-9H可明显提高30.0% 8468乳液和MEM-8031的耐碱稳定性,可作为硅油稳定剂用,不建议与嵌段硅油一起使用。

(3)AEC-9H可乳化氨基硅油,如OFX-8040,在提升硅油乳液稳定性的同时,可赋予棉织物柔软的手感,在纺织上具有较好的应用前景。

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