基于水葫芦的表面活性剂开发及其在棉织物上的应用

摘要

目前需求量和使用量极大的合成表面活性剂原料主要源于日益枯竭的石油及其下游产品，并导致一定的环境负担。近年来，随着人类环保意识的增强，作为表面活性剂可再生原材料的生物质已成为研究热点。水葫芦，学名凤眼莲，其作为一种外侵杂草，不仅丰富易得、易于降解，且含有较多黄酮、多糖、叶绿素等生物活性物质，这为人们从水葫芦中提取表面活性物质并作为天然表面活性剂组成成分进行应用提供了可能性。本文首先以水葫芦为原料，采用索氏提取法对其水溶性表面活性物进行提取，通过单因素和正交试验法分别确定较佳提取工艺和主要影响因素。其次，通过化学方法对提取物所含表面活性剂类型进行判定，采用预试验方法对提取物中的主要化学成分进行了鉴定，并提取纯化水溶性表面活性物质，测其红外光谱，确定基本成分特征官能团。随后，对水葫芦水溶性表面活性物质进行了一系列性能测试，包括临界胶束浓度（CMC）、表面张力、亲水亲油平衡（HLB）值、起泡性、稳泡性、乳化性、润湿性和耐酸碱性。同时，将水葫芦水溶性提取物与常用阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、两性离子表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12）和非离子表面活性剂平平加O（PPJO）复配，对复配体系的相关性能进行测试与评价。最后，将水葫芦水溶性提取物作为活性染料染色棉织物的净洗剂，测试其单独使用时的最佳净洗条件；并将其与上述三种常用表面活性剂复配，测试并评价复配体系的净洗效果。
　　本研究主要内容包括：⑴索氏提取法提取水葫芦水溶性表面活性物质的最佳条件为：60%（v/v）乙醇/水作提取溶剂，温度90℃，料液比（水葫芦/提取溶剂）1g/40mL，提取时间2.0-2.5h，粗提率可达13.7wt.%-16.3wt.%。⑵水葫芦水溶性表面活性物质主要含有如下化学成分：黄酮类、酚类或鞣质、多糖及腐殖酸；其中多糖和腐殖酸是最主要的两种表面活性有效成分。⑶水葫芦水溶性表面活性提取物HLB值的范围是10-13，具有较好的亲水性和乳化性；其在pH值1-6范围内表面活性受到酸度影响，随pH值的减小，表面活性增强；水葫芦水溶性表面活性提取物在pH值6-10范围内表面活性随pH值的增大而降低。⑷水葫芦水溶性表面活性提取物与常用阴离子表面活性剂（SDBS）、两性离子表面活性剂（BS-12）和非离子表面活性剂（PPJO）复配后可产生较强的协同效应，使得表面张力降低，乳化性能提高，泡沫性能提升，显示出一定的商业化应用前景。⑸用水葫芦水溶性提取物作为活性红L-S染色棉织物的净洗剂时，最佳净洗条件为：80℃的温度下，1.5g/L-2.0g/L的水葫芦提取物作为净洗剂，净洗时间15min。⑹对于用活性红L-S、活性黄棕L-F和活性藏青L-3G染色后的棉织物，水葫芦水溶性提取物与市售的阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、非离子表面活性剂平平加O（PPJO）和两性离子表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12）以质量比1:1的复配净洗体系，与原单一市售表面活性剂净洗后的染色棉织物相比：其净洗残液浓度增加；织物K/S值有一定程度减小；摩擦牢度和皂洗牢度有不同程度的增加，均可达到3级以上；净洗效果有一定程度的提高。在加入净洗助剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP）后，净洗效果增加更为显著，织物摩擦牢度和皂洗牢度提升0.5级，进一步表明水葫芦水溶性提取物有望单独或通过与商业净洗剂复配使用，作为活性染料染色棉织物的净洗剂。

目录

声明

1 绪论

1.1表面活性剂

1.2表面活性剂在纺织上的应用

1.3水葫芦

1.4本课题的设计思路及研究内容

2 水葫芦天然表面活性物质的提取

2.1引言

2.2实验仪器及药品

2.3实验内容

2.4结果与讨论

2.5 本章小结

3水葫芦天然表面活性提取物成分分析

3.1引言

3.2实验仪器及药品

3.3实验方法及内容

3.4结果与分析

3.5本章小结

4 水葫芦天然表面活性提取物性能测试

4.1引言

4.2实验仪器及药品

4.3实验内容

4.4结果与讨论

4.5本章小结

5水葫芦提取表面活性物质在染色棉织物净洗上的应用

5.1引言

5.2试验材料、试剂与设备

5.3工艺流程与配方

5.4测试指标

5.5实验内容

5.6结果与讨论

5.7本章小结

6 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢