高分子表面活性劑的物性及其在紡織加工業中的應用(二)
阮天治
阮靜
賀健
2019/9/26
瀏覽數:376 (統計時間:2018年5月起)

高分子表面活性劑的物性及其在紡織加工業中的應用(二)


阮天治,阮靜,賀健

 

摘 要:高分子表面活性劑是一類具有自身特性,又有別于低分子量活性劑,在紡織加工過程中是一類不可或缺的紡織助劑,了解和深層次認知,無疑對新產品的開發和應用均是有利的。

有的書或雜志對這類活性劑僅限于水溶性樹脂加以闡述,這種方法具有一定的片面性。沒有上升到應有高度進行科學探討,很難看到它的另一面的真諦。從大的分類來看,高分子表面活性劑有天然型、半合成型和合成型三類,以往對天然型和半合成型只停留在增稠劑一面,實際上它們的作用是多方面的,幾乎在紡織加工每道工序,均可窺視它的軌跡。作者以此文從另一新的角度加以詮釋。認識和理解這類特殊的功能及作用機理,條理會更加清晰,有助于新產品的應用和開發。

關鍵詞:高分子表面活性劑;分類;功能;天然系;半合成系;合成系;應用;聚丙烯酸(酯);聚醚;引發劑;交聯劑;增稠劑;乳化劑;油劑;前處理;織物印花;后整理等

 

目  錄

第一部分  高分子表面活性物性及特征

一、高分子表面活性劑應用優勢和不足

1.高分子表面活性劑應用的三大優勢

2.高分子表面活性劑的致命弱點

二、高分子表面活性劑的分類

1.陰離子型高分子活性劑結構特征及性能

2.陽離子型高分子活性劑結構特征及性能

3.非離子型高分子活性劑特征與分類

4.高分子兩性表面活性劑

5.天然系高分子表面活性劑的離子性劃分

三、高分子表面活性劑的綜合性能

1.高分子活性劑表面張力降低能力

2.所具備的乳化能力

3.凝聚作用

4.高分子表面活性劑的分散能力

5.洗滌作用

四、高分子表面活性劑在工業上的應用概況

 

(續上期內容,詳見10月雜志……)


4、高分子兩性表面活性劑

目前,引起關注的是甜菜堿型高分子兩性表面活性劑。國外對這類表面活性劑進行大量研究,將甜菜堿兩性表面活性劑和有機硅表面活性劑結合在一起,匯集了兩大產品優勢,是一類有發展前途的新一類高分子兩性表面活性劑。這類產品根據陰離子基團不同,分為羧基甜菜堿、磺基甜菜堿、(亞)硫酸基甜菜堿、磷酸酯基甜菜堿等類型。羧基甜菜堿型表面活性劑一般由帶有羧基甜菜堿基團,對聚醚改性硅氧烷進行封端制取。其分子結構一般有兩種:

圖片.png

除按陰離子基團不同進行分類外,還可按產生方式分兩種,一種是聚醚改性硅油,分子中的聚醚鏈段由甜菜堿封端而成;另一種是由環氧改性硅油經一系列反應后制取。實際上,甜菜堿型硅表面活性劑按最終反應式分兩種,含硅氧烷主鏈的叔胺與鹵代化合物發生反應的季銨化法;另一種是具有烯丙基結構的甜菜堿與含氫硅氧烷進行加成反應的硅氫反應法,這兩種方法的關鍵是環氧化合物的開環反應。

作為甜菜堿硅表面活性劑,還有磺酸型、磷酸酯(鹽)甜菜堿硅表面活性劑等品種,甜菜堿型硅表面活性劑因其獨特性能,已成功用于日化、紡織、制革等工業。在紡織工業加工中,是一類優良的抗靜電劑,能在纖維表面形成定向吸附層,從而提高纖維表面電導率,其最大特點是分子內含有陽離子和陰離子基團,在一定條件下,可顯示出陽離子型和陰離子型抗靜電劑作用。經甜菜堿表面活性劑整理的織物不但柔軟性好,而且透氣和透濕性也比較好,可使棉、絲、麻整理后,仍保持天然織物原有的親水風格,也能使化纖織物整理后,具有良好的手感和親水性。

5、天然系高分子表面活性劑的離子性劃分

在討論合成系高分子活性劑離子性時,不可回避地涉及到天然高分子活性劑,這是一類獨特的品種。它們也是根據疏水基和親水基的適當平衡來顯示表面活性的,這類活性劑分類又有自身特點。

例如,纖維素是一種含β-1.4糖甙的葡萄糖,每個葡萄糖有三個羥基,這些羥基形成的氫鍵可使纖維素分子間相互作用力加大,不能溶于水,若將纖維素適當甲醚化生成甲基纖維素(MC,半合成系),就成水溶性,而且具有表面活性。這類多糖的表面活性也是按照多糖中疏水基和親水基的平衡而變化。羧甲纖維素是水溶性陰離子,溶液黏度高,被用于膠體穩定劑和增稠劑,而非離子性的纖維素衍生物可作分散劑、乳化穩定劑應用。

再如,藻朊酸丙二醇脂、阿拉伯樹脂及半乳聚糖等都是具有表面活性的多糖物。蛋白質高分子活性劑由疏水性氨基酸和親水性氨基酸組成。如明膠就是一種具有表面活性的蛋白質,其氨基酸組成中約1/3是甘氨酸、脯氨酸、羧基脯氨酸等構成,由于其有起泡性和保護膠體等性能,應用較廣。天然蛋白質(如骨膠),經水解可得到大小適當的水解蛋白,從而擴大應用范圍。在生物體內血漿蛋白質能使脂溶性物質形成穩定的膠體……如此種種,有的天然系產物,具有非離子活性劑特征,若要擴大用途,提高它們的應用性能,尚需制備成半合成系品種。

三、高分子表面活性劑的綜合性能

以上曾談到高分子活性劑具有高分子和表面活性兩大特征,若展開來認識,又有著低分子量活性劑不具備的自身特征。

1.高分子活性劑表面張力降低能力

例如聚乙烯醇表面張力降低能力僅為幾個達因/cm,而聚合皂由于分子量或長鏈親油基定向排列的影響只有幾個到幾十個達因/cm不等。

2.所具備的乳化能力

聚乙烯大致分為高、中、低三個黏度的產品(分子量分別為17~25萬、12~13.5萬、3~3.5萬),這是植物油、礦物油、蠟等油類的重要非離子乳化劑。根據加水量來考查,高黏度分解率76~79%和中黏度分解率為79~89%時,效果較好,不過一般情況下,仍與其他活性劑配合使用。作為聚合皂,其分子量與長鏈親油基的含量等,雖然與最佳乳化油不同,但仍能顯示出良好的乳化性。

3.凝聚作用

以聚乙烯吡咯烷酮為例,冷卻的啤酒會產生混濁現象,這是因為單寧存在的影響,如果向里面添加分子量為36萬的聚乙烯吡咯烷酮,由于其凝聚作用,可使單寧發生選擇性沉淀,進而改變了產品質量。另外,還有一些高分子表面活性劑,可用于酒,提高質量,例如威士忌等,對食用醋等,也有澄清作用。

4.高分子表面活性劑的分散能力

分散和凝聚是相反的作用,當大量使用凝聚劑時也有分散作用。分散劑大量用于防止污垢的再吸收,這一點在實際應用中很重要。作為分散劑的羧甲基纖維素適用于棉布。據報道,聚乙烯吡咯烷酮也適用于其他纖維。

5.洗滌作用

洗滌作用主要是低分子表面活性劑的功能,高分子表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇一般用于牙膏。還有一種稱為BUS的特殊化合物,它是在尿素、96%的硫酸、氯代甲烷混合物加入丁二烯,在15℃~20℃反應而得到的產品,分子量約2000,作為鈉基使用。BUS的起泡力低,約為低分子活性劑ABS的1/3~1/5,而洗滌性能與ABS差別不大。

下表3-1為單體系和聚合物所顯示的性能差異。可見,高分子表面活性劑的性質不僅與分子量有關,而且也與構成高分子的單體組成有關。

圖片.png

以上可以看出高分子表面活性劑有自身的特點和優勢,在實際應用中,如在紡織業的加工中,也列為表面活性劑的可選之列,可單獨使用,也可將低分子活性劑與高分子表面活性劑復配使用,各取所長,我們的結論是高分子表面活性劑作為紡織助劑在有的領域具有不可取代的作用。

四、高分子表面活性劑在工業上的應用概況

鑒于高分子表面活性劑具有優良的乳化、分散、凝聚、膠體保護作用,這些優良的性能,正是許多工業欲求的功能,也揭示了這類活性劑產品在諸多工業領域具有廣泛應用,如表4-1列出了高分子表面活性劑在工業上的應用概況;表4-2反映了聚醚的應用情況;表4-3反映了聚乙烯醇的需求情況。

圖片.png

圖片.png

圖片.png

總之,高分子表面活性劑的特征,用途可概況如下:

1.有提高溶液黏度的作用,適用于作增粘劑、凝膠劑;

2.能改變流便性,用于顏料、墨水等用作增稠劑、調理劑;

3.有粘接性和強度,可作粘接劑、結合劑和紙張增強劑使用;

4.能吸附于粒子表面,根據其濃度可作凝聚劑、分散劑、保護膠體劑;

5.乳化穩定性好,可作各種乳化劑使用;

6.其他用途,如抗靜電劑、消泡劑和潤濕劑等。

紡織工業是高分子表面活性劑重要應用領域,而且在加工工序均涉及到這類品種,而且起到重要作用。本文第二部分重點闡述在紡織工業中的應用情況,為紡織加工業和助劑配套產業提供一個新的認知來拓展產品選型,開發的新的視野。

 

(未完待續,精彩內容請見下期……)

 

作者簡介:

阮天治,高級工程師,在廣東、江蘇、山東工作多年,經驗豐富,長期在研究單位從事表面活性劑研究和應用開發,具有大企業工作閱歷。

歷任研究室主任、科研科長、總工程師等職,退休后,擔任企業技術顧問;有四十多年研發經驗,其中從事紡織助劑開發已達三十余年,具有較深的專業造詣,在行業中享有一定的聲譽。
現是享受國務院特殊津貼的化學專家,曾任深圳市專家委員會化學專家、天津市日用化學工業協會理事,也是中國書法家協會煙臺分會會員。

在紡織后整理助劑研發方面,曾傾注大量心血,僅軟片(柔軟劑)成熟技術達三十項,涵蓋各類品種,多項成果達到國外同類產品水平。近幾年,研發成功的五種陰離子柔軟劑,獨具特色,用于棉和針織品整理,具有其他產品不具備的柔軟、滑爽、無黃變、瞬間吸水、縫紉性好五大優勢,成為棉、針織品,尤其是出口針織品首選品種。

除掌握有機硅(包括陰離子平滑劑)、硅油精等后整理助劑生產技術外,在前處理和染色工序也可提供多項產品,如煮練劑、皂洗劑、毛能凈、乳化劑、滲透劑、勻染劑、抗靜電劑、平滑劑、硬挺劑、螯合劑、紡練紡紗油劑等。

除紡織助劑外,對化工設備也很專業,其設計的軟片生產和加工設備已被國內多個廠家采用,得到好評;在軟片生產中,會產生大量氨氣,污染嚴重,對此,有一套成熟處理技術;對于小企業,鑒于氨氣排放量不太大,可幫助設計氨氣吸收系統,此技術可大幅度降低氨氣對環境污染;對于軟片產量較大的企業,不僅可提供氨氣吸收系統,并通過技術改造,可將氨氣回收,將其轉化為28%含量的工業氨水進入市場!此舉,不僅可解決污染問題,而且可降低軟片生產成本!

另外,在工業及民用洗滌劑、金屬加工助劑(包括發黑技術)、油田助劑、造紙助劑、皮革助劑等方面也可提供技術幫助!

目前,集四十多年經驗,已撰寫成近九十萬字的書稿《紡織染整助劑——物性、制備、應用及生態與安全》一書即將出版,該書不同于其他專業書,第一次將紡練紡紗油劑、有機概念圖列為章節專述,還將有機硅及最新技術、綠色環保理念等,作為成書的重要組成部分,可作為高校教學參考。

正在著手編寫的另一部著作將織物印花、化工與美術設計跨界接合,僅收集國內外服裝資料達1.2萬份,現在已起動。個人是書畫愛好者,藏書也較多,并收集了大量名家作品,內容新穎,設計各種花、動物、萌態畫以及山水、抽象派等與服裝有關畫種,圖文并茂,可為行業重要參考書,敬請期待!

手  機:13502164838

(封底)東陽興邦的彩頁.jpg

歡迎投稿  [email protected]  (公司)
   [email protected]  (個人)
品牌推廣咨詢 020-84869930
請關注微信CTA666,歡迎瀏覽雜志

              
钻石角子登陆 浙江福彩快乐12下载 辽宁快乐12选5预测 重庆时时彩助赢软件 吉林快三 排列七近1000走势图 开盆栽花店赚钱 牛牛游戏平台 河南快赢481软件破解 离线赚钱app下载 澳门彩票官网 地下城勇士游戏 上传文稿文档赚钱 大芬村 赚钱 吗 要做什么才赚钱 浙江体彩20选5玩法 极速快乐十分是哪里的