王月芬 曾红舟 金一丰

（浙江皇马化工集团有限公司，浙江 上虞 312363）

0 前言

随着生产的发展，棉前处理剂由传统的退浆、煮炼、漂白三步法发展为退煮一步法或退煮漂一步法，这就对相应的前处理剂提出了更高的要求［1-2］。为了满足生产需要，通常在工作液中加入在低碱到高碱范围内都具有优异性能的渗透剂，这已成为棉前处理加工中迫切需要的产品［3-5］。本文以异辛醇、异辛醇聚氧乙烯醚的混合物和氨基磺酸为原料，考察了反应物料配比、反应温度、反应时间、催化剂尿素用量等因素对异辛醇/醚硫酸铵和异辛醇/醚硫酸钠复合物的渗透力的影响，并测试了产品的耐浓碱渗透力。该工艺反应条件温和，易操作、易调节，且无污水排放。渗透剂耐碱稳定性、渗透性、热稳定性好，不含磷，具有生物降解性。

1 实验部分

1.1 主要原材料和仪器

主要原材料：异辛醇，异辛醇聚氧乙烯醚，氨基磺酸，催化剂尿素，氢氧化钠，去离子水，以上原料均为工业级；Φ35mm标准帆布圆片。

仪器：S-212恒速电动搅拌器，HH-S1数显恒温油浴锅，日本岛津IR-200型傅里叶红外光谱仪，德国Dataphysics DCAT 11EC表面/界面张力仪，YP601N电子天平，秒表。

1.2 耐强碱环保型渗透剂的合成

安装好反应装置，将计量好的异辛醇、异辛醇聚氧乙烯醚和氨基磺酸按摩尔比1：1.1投入反应瓶中，加入5％（质量分数）的催化剂尿素，升温至120℃，保温反应3h，取样测渗透力，要求5g样品在NaOH 300g/L的浓碱中渗透力小于5s检测合格后，降温至80℃～90℃，然后加入70℃～80℃的氢氧化钠水溶液，调节pH至7±1，即可得到耐强碱环保型渗透剂。据了解，此反应机理是氨基磺酸先形成SO3和NH3的络合物再与聚氧乙烯醚末段上的氢进行反应，主要化学方程式如下：

1.3 分析方法

1.3.1 渗透力

按GB5557-85测定。因本渗透剂碱度大秒数小，要求测验人员有一定熟练经验度，测定10次取平均值。若漂移大则重测，时间越短证明渗透性越好。

1.3.2 收率

按GB/T5173-1995测定。因合成产物属于硫酸酯铵盐型阴离子表面活性剂，所以可用亚甲基蓝分相反滴定法进行定性定量分析。

1.3.3 表面张力临界胶束浓度

用DCAT 11EC界面/表面张力仪测定。

1.3.4 乳化力

取10mL样品置于具塞量筒中，加入30mL蒸馏水和40mL煤油，每隔1min上下振动10次，共重复6次。静置开始计时，记录下层析出10mL蒸馏水的时间。

1.3.5 耐碱性

配制一系列浓度的NaOH溶液，分别取20mL溶液置于50mL小烧杯中，向其中滴加复合产物直至NaOH溶液刚好出现漂油为止，此NaOH溶液浓度即为产物耐碱性。

2 结果与讨论

2.1 产物的结构表征

图1和图2分别为脂肪醇聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的红外光谱图，从图2中可以明显看出脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸化的特征吸收峰。其中1024cm-1为S-O-C不对称伸缩振动，774cm-1为S-O-C的对称伸缩振动，1102cm-1为不对称CO伸缩振动，1250cm-1附近的宽吸收峰为磺酸盐的特征吸收。

图1 脂肪醇聚氧乙烯醚的红外光谱图

图2 脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的红外光谱图

2.2 产品性能的其他测定

对异辛醇聚氧乙烯醚和异辛醇聚氧乙烯硫酸酯铵盐的复合物进行了表面张力、临界胶束浓度、乳化力、渗透力、耐碱性的测试，见表1。

表1 产品性能测定结果

由表1可见，改性后的铵盐表面性能发生了改变，表面张力（SFT）和临界胶束浓度（CMC）增加，特别是临界胶束浓度的增加与表面活性理论及其相符。乳化力、渗透力、耐碱性的提高表现出由非离子改性后的变化。

2.3 硫酸化试剂的选择

在硫酸化反应过程中，常用的硫酸化试剂有三氧化硫、硫酸或发烟硫酸、氯磺酸、氨基磺酸等。a.采用三氧化硫作硫酸化试剂，反应活性高，能定量进行反应，产品成本低，目的产品中无机盐含量低。这种方法投资较高，适合于大规模的工业生产。b、用硫酸或发烟硫酸作硫酸化剂，因该反应是平衡反应，转化率不高。为提高转化率，酸过量较多，产生大量废酸，中和产物中无机盐含量高，一般不采用。c、用氯磺酸做硫酸化试剂操作方便，但反应中生产的HCl气体可从反应体系中逸出，需配置耐腐蚀设备和HCl气体吸收装置，投资成本较高。d、氨基磺酸是温和的硫酸化试剂，且一次反应即可得制得脂肪醇或脂肪醇醚硫酸铵，收率达到80％，且产品颜色浅、质量好。

2.4 渗透力的影响因素

渗透力作为渗透剂的主要指标决定产品性能。由于普通的渗透剂耐碱性都在NaOH 100g/L以下，而补充碱液浓度都在NaOH 200g/L以上，造成渗透剂、精练剂与碱液不相匹配。虽然碱液采用高位槽放液，可以控制，但在补充精练剂与渗透剂时，浓度很难控制，使工作液不稳定，从而影响产品的质量稳定性。因此，耐碱性在NaOH 200g/L以上，产品的渗透力达到5s以下，表明此复合物具有优于其他产品的硬性指标。

2.4.1 物料配比

在120℃反应3.0h，ω（尿素）=5％的条件下，异辛醇和异辛醇聚氧乙烯醚与氨基磺酸摩尔比对产品性能的影响结果见表2。

表2 物料配比对产品性能的影响

从表2可以看出，当异辛醇/醚：氨基磺酸=1：1.00时，产品的渗透力不好，主要原因是氨基磺酸用量较少，导致异辛醇/醚上连接的硫酸铵活性基团少；当异辛醇/醚：氨基磺酸=1：1.20时，产品的渗透力下降较快，主要原因是氨基磺酸用量较多，一部分未参与反应，用氢氧化钠水溶液中和的过程中，导致无机盐含量增大，因此，n（异辛醇/醚）/n（氨基磺酸）定位1：1.10较为合适。

2.4.2 反应温度

在异辛醇/醚：氨基磺酸=1：1.10，反应3.0h，ω（尿素）=5％的条件下，反应温度对产品性能的影响结果见表3。

表3 反应温度对产品性能的影响

从表3可以看出，110℃反应时，产品的渗透力较差，主要原因是温度太低，导致硫酸化反应程度太低；130℃反应时，产品的渗透力也不是很好，主要原因是温度太高导致副反应增加；120℃反应时，产品的渗透力达到4.2s，性能较好。因此，选择温度为120℃反应。

2.4.3 反应时间

在异辛醇/醚：氨基磺酸=1：1.10，120℃，ω（尿素）=5％的条件下，反应时间对产品性能的影响结果见表4。

表4 反应时间对产品性能的影响

从表4可以看出，当反应时间为2.0h时，产品的渗透力较差，原因是反应时间短导致产品硫酸化程度过低，产品中还有很多未参与反应的异辛醇/醚和氨基磺酸；反应3.0h和4.0h时，产品的渗透力相差不大，原因是硫酸化反应3.0h时，硫酸化程度已经很高，产品中游离的异辛醇/醚和氨基磺酸已经很少，对产品的渗透力影响不大。因此，为了节省能源和成本，选择反应3.0h为宜。

2.5.4 催化剂用量

催化剂对于合成反应是一个至关重要的影响因素，催化剂用量直接关系到产品的反应程度。在异辛醇/醚：氨基磺酸=1：1.10（摩尔比），120℃反应3.0h的条件下，催化剂用量对产品性能的影响结果见表5。

表5 催化剂用量对产品性能的影响

从表5可以看出，当尿素用量为4.0％时，产品的渗透力不好，用量为5.0％时，产品的渗透力已达5s以下，再提高催化剂用量时，产品的渗透力反而有所下降。因此，催化剂尿素用量定为5.0％。

3 结论

异辛醇/醚与氨基磺酸进行硫酸化反应的最佳合成工艺为：在异辛醇/醚：氨基磺酸=1：1.10（摩尔比），120℃反应3.0h，ω（尿素）=5％。，产品的渗透力达到5s以下，表明此复合物具有较好的渗透性，其性能优于其他普通产品，且该工艺反应条件温和，易操作、易调节，且无污水排放，真正做到高效环保耐强碱型渗透剂，可以作为耐浓碱精炼剂的主要成分。

［1］魏竹波，康保安.纺织工业清洗技术［M］.北京：化学工业出版社.2003：262-268.

［2］王祥荣.纺织印染助剂生产与应用［M］.南京：江苏科学技术出版社.2003：272-288.

［3］黄茂福.耐碱渗透剂的研究［J］.染整科技，1997（4）：6-11.

［4］黄茂福.耐200g/L烧碱渗透剂的研究［J］.南通工学院学报，1997，13（3）：80-86.

［5］杨静新，朱国华，喻红梅.耐碱渗透剂NT的研制及应用［J］.印染助剂，2003，20（3）：9-11.