纯棉衣物洗涤用柔软剂的合成和应用

摘要

当前大多数衣物用柔软剂的活性物均为长链结构,其类型以阳离子型表面活性剂为主。常用的双十八烷基二甲基氯化铵就是一种柔软效果非常好的衣物洗涤用柔软剂,经此柔软剂处理后的织物会有柔软、滑爽、丰满的手感。此类柔软剂有一共同特点就是碳链结构在C16~C18之间,但是此类柔软剂的生物降解性很差,在一些国家已经被禁用。新一代衣物洗涤用柔软剂大多在分子结构中引入了可降解基团,使其在具有柔软效果的同时也有较好的生物降解性。目前,含有可降解基团的衣物洗涤用柔软剂在我国的研制处于初步阶段,这类柔软剂的前景广阔。另一方面,在合成这类季铵盐柔软剂时,所用的烷基化试剂大多是一氯甲烷或硫酸二甲酯,这两种物质的毒性很强,对设备的要求较高,对人体和环境也不利。因此,选择低毒原料,合成容易生物降解的衣物洗涤用柔软剂成为一个发展方向。本文以三乙醇胺硬脂酸双酯为中间体,以碘乙烷为烷基化试剂,在一定条件下发生烷基化反应,合成了季铵盐柔软剂D——三乙醇胺硬脂酸双酯碘化铵,通过单因素试验及正交试验,得到了合成三乙醇胺硬脂酸双酯碘化铵的优化工艺条件;又以三乙醇胺油酸双酯为中间体,以一氯乙酸为烷基化试剂合成了两性柔软剂E——三乙醇胺油酸双酯甜菜碱,并通过正交试验对合成条件进行了优化。而且,利用显色法、红外光谱及核磁共振氢谱对季铵盐柔软剂D进行鉴定,又用显色法、红外光谱分析了两性柔软剂E的结构。分析证明,合成的两种产物中均含有可降解的基团——酯基,符合环保性的原则。本文选择了合适的乳化剂对合成的两种柔软剂进行乳化,并进行了工艺的优化,得到了季铵盐柔软剂D微乳液和两性柔软剂E乳液,通过乳液粒径测试和稳定性试验,证明不同乳化剂以适当比例进行复配对柔软剂的乳化效果好于单一乳化剂,得到的微乳液和乳液的耐机械稳定性和耐酸碱、耐热、耐自来水的稳定性均较好。
　　本文又以季铵盐柔软剂D和两性柔软剂E分别对纯棉机织物进行了模拟衣物洗涤用柔软应用试验,结果显示,它们对织物的柔软效果明显,而且对织物的白度影响很小;织物它们处理后,断裂强力均有一定程度上的降低,撕破强力均有较大提高;季铵盐柔软剂D对对织物的柔软效果好于两性柔软剂E,前者对织物的再润湿性的影响较大,而后者对织物的再润湿性影响很小。本文还对自己合成的柔软剂与市场上成熟的柔软剂进行了应用效果的比较。结果显示季铵盐柔软剂D对织物的柔软效果明显,与TA100(双十八烷基二甲基氯化铵)柔软效果相近,两性柔软剂E的柔软效果较市场上柔软剂稍差。为了改善季铵盐柔软剂D对织物再润湿性的影响,通过它与两性柔软剂E乳液以适当比例复配,确定了最佳复配比例,使处理织物的柔软性能、白度及再润湿性能均较好,达到了较高的综合应用效果。

目录

摘要

ABSTRACT

1 前言

1.1 织物进行柔软处理的目的和意义

1.2 各类柔软剂的类型

1.2.1 非耐久性柔软剂

1.2.2 耐久性柔软剂

1.3 衣物用柔软剂的合成

1.4 表面活性剂的乳化作用及对人类生活环境的影响

1.4.1 表面活性剂的安全性和温和性

1.4.2 表面活性剂的生物降解性

1.5 柔软剂的发展趋势

1.6 本论文的研究目的和主要研究内容

2 基本理论

2.1 表面活性剂的结构特点

2.2 表面活性剂在固—液界面上的吸附

2.2.1 吸附机理

2.2.2 吸附动力的研究

2.3 柔软机理

2.4 阳离子表面活性剂类柔软剂的柔软机理

2.4.1 吸附作用

2.4.2 阳离子型柔软剂化学结构与柔软性能的关系

2.4.3 柔软剂在织物表面上的取向

2.4.4 离子效应

2.5 两性柔软剂的特性

2.6 棉纤维结构

2.7 乳状液的组成

2.7.1 表面活性剂的亲油亲水平衡值(HLB值)

2.7.2 乳状液的稳定性影响因素

2.8 微乳液定义及性能

2.8.1 微乳液定义

2.8.2 微乳液配方组成及其作用

2.9 柔软剂的结构与生物降解性

3 实验部分

3.1 试验材料

3.2 试验药品

3.3 试验用仪器、设备

3.4 三乙醇胺硬脂酸双酯碘化铵的合成

3.4.1 合成方法

3.4.2 提纯方法

3.4.3 反应物转化率的测试

3.5 季铵盐柔软剂D的微乳化

3.6 两性甜菜碱柔软剂的合成

3.6.1 合成方法

3.6.2 提纯方法

3.6.3 两性柔软剂E含量的测定

3.7 两性柔软剂 E的乳化

3.8 乳液性能的测试

3.8.1 乳液粒径的测试

3.8.2 乳液稳定性的测试

3.8.3 乳液PH值的测试

3.9 应用性能测试

3.9.1 织物硬挺度(柔软性)的测试

3.9.2 织物白度的测试

3.9.3 织物的色差(色光变化)的仪器测定

3.9.4 织物上柔软剂的含量的测试

3.9.5 织物断裂强力的测试

3.9.6 织物再润湿性的测试

3.9.7 织物撕破强力的测定

3.9.8 织物表面性能的测定

3.9.9 织物折皱回复角(WRA)的测定

4 结果和讨论

4.1 季铵盐柔软剂D的合成和应用

4.1.1 反应物摩尔比对反应物转化率的影响

4.1.2 反应温度对反应物转化率的影响

4.1.3 反应时间对反应物转化率的影响

4.1.4 KI对反应速率的影响

4.1.5 合成季铵盐柔软剂D的正交试验

4.1.6 季铵盐柔软剂D的表征

4.1.7 季铵盐柔软剂D的微乳化

4.1.8 季铵盐柔软剂D的应用性能

4.1.9 小结

4.2 两性柔软剂E的合成和应用

4.2.1 合成两性柔软剂E的正交试验

4.2.2 两性柔软剂E的表征

4.2.3 两性柔软剂E的乳化及应用

4.2.4 小结

4.3 不同柔软剂及复合柔软剂的应用

4.3.1 不同柔软剂对织物柔软效果及再润湿性能的影响

4.3.2 不同柔软剂对织物白度及表面性能的影响

4.3.3 不同柔软剂对织物色光变化的影响

4.3.4 两种合成柔软剂的复配比例对织物柔软性及再润湿性的影响

4.3.5 复配比例对织物白度的影响

4.3.6 复合柔软剂及其它柔软剂对织物回复角的影响

4.3.7 小结

5 结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文目录

致谢