低泡沫环氧丙烷封端FMEE...及其在针织布前处理中的应用_王琛

《低泡沫环氧丙烷封端FMEE...及其在针织布前处理中的应用_王琛》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

第40卷第1期印染助剂Vol.40No.12023年1月TEXTILEAUXILIARIESJan.2023低泡沫环氧丙烷封端FMEE的合成及其在针织布前处理中的应用王琛（上海喜赫精细化工有限公司，上海201620）摘要：以十六碳脂肪酸为起始原料，采用无水的三氧化二铝和氧化钡为二元催化剂，先与环氧乙烷发生聚合反应，再用环氧丙烷封端，最后通过甲基化反应引入末端甲基，得到PO封端的脂肪酸甲酯乙氧基化物FMEE。测试该产物的泡沫、润滑以及除油等性能并应用于针织物间歇式前处理工艺。PO封端FMEE具有优异的润滑性和低泡沫性能，能够有效减少织物浴中划痕，易于漂洗，可以节约用水，符合目前碳达峰、碳中和的发展目标。关键词：PO封端；FMEE；前处理；低泡沫；润滑性中图分类号:TQ423文献标志码:A文章编号:1004-0439（2023）01-0025-05SynthesisoflowfoampropyleneoxideterminatedFMEEanditsapplicationinknittingpretreatmentWANGChen(ShanghaiXiheFineChemicalCo.Ltd.,Shanghai201620,China)Abstract:Withhexadecylfattyacidasthematerial,anhydrousaluminumoxideandbariumoxideastwo-waycatalysts,itfirstpolymerizedwithethyleneoxide,thenendedwithpropyleneoxide,andfinallyintroducedterminalmethylgroupsthroughmethylationreaction.ThePOterminatedfattyacidmethylesterethoxylateFMEEwasobtained.Thefoam,lubricationandoilremovalperformanceoftheproductweretestedanditwasappliedtotheintermittentpretreatmentprocessofknittedfabric.ThePOterminatedFMEEhasgoodlubricityandlowfoamperformance,whichcaneffectivelyreducethescratchesinthebath.Itiseasytorinsesothatitcansavewater,andmeetsthecurrentdevelopmentgoalofcarbonpeakingandcarbonneutrality.Keywords:POterminated;FMEE;pretreatment;lowfoam;lubricity在针织物小浴比前处理工艺中，由于布速快、浴BaO二元复合物为催化剂，完成脂肪酸的乙氧基化与比小，织物在前处理设备内相互碰撞摩擦，不仅产生丙氧基化反应，再与碳酸二甲酯进行甲基化反应，获［2］大量泡沫使织物漂浮堵塞喷嘴，降低工作液扬程，而得PO封端的脂肪酸甲酯乙氧基化物，测试产物的且会出现灰印擦伤，导致后续染色出现鸡爪印、褶皱泡沫性、润滑性以及乳化石蜡与二甲基硅油的性能，印等严重瑕疵。乙氧基化脂肪酸甲酯有很好的乳化并应用于几种不同针织布的前处理精练工艺。和净洗性能，继续在分子结构中引入环氧丙烷基团1实验后可以形成支链，既能够降低发泡性，又能够获得良［1］好的润滑性，在纤维表面形成一层润滑膜，有效地1.1材料与仪器保护纤维，防止擦伤。材料：十六碳脂肪酸（泰国科宁油脂工业有限公本文以十六碳脂肪酸为起始原料，采用无水Al2O3-司），环氧乙烷（EO）、环氧丙烷（PO）（中国石化上海收稿日期：2022-01-10作者简介：王琛（1986—），男，工程师，硕士，研究方向为精细化学品的合成以及在纺织化学中的应用。

126印染助剂40卷石油化工股份有限公司），碳酸二甲酯、5号白矿物油、数字白度仪（温州力创智能仪器有限公司）。二甲基硅油、伯烷基磺酸钠（上海清奈实业有限公1.2PO封端FMEE的合成司），碳酸钾、三氧化二铝（Al2O3）、氧化钡（BaO）（上海合成原理：脂肪酸甲酯没有活泼的羟基（—OH），实验试剂有限公司），牛仔布用浮石（萍乡市金环化工末端—CH3使得碳链的空间位阻增大，烷氧基负离子填料厂），标准圆帆布片（上海市纺织科学研究院有限的聚合反应活性很低，即便与活泼的环氧乙烷在高2公司），超细涤纶针织布（单位面积质量185g/m）、纯温、强碱催化条件下，加成反应转化率也很低，为了2棉针织汗布（26支，单位面积质量170g/m）、交织经在脂肪酸甲酯分子式中同时接入环氧乙烷与环氧丙编平纹泳装布（85%锦7.8tex+15%氨纶4.4tex，单位烷，采取3步工艺合成FMEE。2面积质量210g/m）［台华高新染整（嘉兴）有限公司］。（1）乙氧基化反应，反应式如下：仪器：高温小样染色机（常州第一纺织设备有限RCOOH+mC2H4O→RCO(C2H4O)mOH公司），DFA100动态泡沫分析仪（德国KRÜSS公司），（2）丙氧基化反应，反应式如下：YG821风格测试仪（莱州市电子仪器有限公司），电RCO(C2H4O)mOH+nC3H6O→RCO(C2H4O)m(C3H6O)nOH子天平AB104（梅特勒-托利多集团），OCMA-310油（3）甲基化反应，反应式如下：脂分析仪（北京恒奥德仪器仪表有限公司），WSB-VRCO(CHO)(CHO)OH+CHOCOOCH→RCOO(CHO)(CHO)OCH+CHOH+CO24m36n3324m36n332合成步骤：将1420g十六碳脂肪酸和15g催化1.3.3锦氨针织经编平纹坯布剂［m（Al2O3）∶m（BaO）=3∶2］置于高温高压反应釜（使精练剂2g/L，纯碱1g/L，将织物投入其中（浴比用高纯氮气吹扫反应釜与进料管道），搅拌均匀并升1∶8），80℃处理30min，60℃热水洗一道，冷水洗一温至120℃，抽真空排空水分，吸入一定量环氧乙烷，道，烘干。使用冷却水循环控制温度在（120±1）℃，反应2401.4测试min，继续升温至140℃，抽真空吸入一定量环氧丙1.4.1乳化力烷，反应120min，使用循环水冷却降温至95℃，依次称取5g待测表面活性剂、10g液体白矿物油或加入370g碳酸二甲酯和20g催化剂碳酸钾，反应60者10g二甲基硅油、75g去离子水，放入带有玻璃塞min，冷却，pH控制在7，放料。的量筒内，上下猛烈振动5次后，用秒表记录水相分测试得到目标产物的乙氧基化和丙氧基化转化出10mL的时间。率超过60%，羟值为447mgKOH/g；采用DB-WAX色1.4.2分散力谱柱（30.00m×320.00μm×0.25μm）同时检测丙二醇取1g油酸钠和300mL硬水置于带塞量筒中，加和乙二醇含量，通过色谱保留时间及峰面积确认样入一定量待测溶液至量筒内液体无沉淀无絮凝物，品中丙二醇和乙二醇含量为8.57%。计算分散指数LSDP=m（分散剂）/0.01，分散指数越1.3针织布前处理小，分散力越好。1.3.1超细涤纶针织布1.4.3润滑性工艺1：纯碱2g/L，精练剂2g/L，将织物投入其采用821风格测试仪分别测试清水润湿纯棉织中（浴比1∶8），升温至100℃，保温20min，60℃热水物的摩擦系数μ0和FMEE润湿纯棉织物的摩擦系数和常温水各冲洗一道，烘干。μ1，通过μ1/μ0表征FMEE的润滑效果。工艺2：醋酸0.6g/L，精练剂2g/L，将织物投入其1.4.4含油量中（浴比1∶8），升温至130℃，保温15min，60℃热水参照GB/T16488—1996《水质石油类和动植物和常温水各冲洗一道，烘干。油的测定红外光度法》，将1g处理过的织物在100g1.3.2纯棉针织罗纹坯布CCl4溶液中浸泡24h，采用油脂分析仪，通过测定甲精练剂1g/L，30%液体氢氧化钠5g/L，30%双氧基、亚甲基和芳香环的含量，表征织物的含油量。水6g/L，稳定剂EDDHA-Na0.5g/L，将织物投入其中1.4.5出油量（浴比1∶8），以2℃/min升温至98~100℃，处理30将1g处理过的织物置于500mL去离子水中沸煮min，90℃水洗一道，冷水洗一道，烘干。10min，冷却后观察水面漂浮的油斑，比较油斑大小。

21期王琛：低泡沫环氧丙烷封端FMEE的合成及其在针织布前处理中的应用271.4.6其他性能测试产物的HLB值、浊点、乳化力等性能，结果如表HLB值：参照水数法进行测试。1~表3所示。浊点：参照GB/T5559—2010《环氧乙烷型及环由表1~表3可以看出，在环氧乙烷用量相同的氧乙烷-环氧丙烷嵌段聚合型非离子表面活性剂条件下，PO基团由于反应活性低，占的比例越大，产浊点的测定》进行测试。物分子质量就越小，浊点越低。产物的发泡性和润滑渗透性：参照HG/T2575—1994《表面活性剂润性与环氧丙烷所占比例有关，PO基团的甲基会破坏湿力的测定浸没法》进行测试。分子链的平整度，导致分子之间排列不紧密，泡沫的毛效：参照FZ/T01071—2008《纺织品毛细效应表层膜容易破裂，减少发泡的倾向，PO占比越大，泡试验方法》进行测试。沫越低。PO基团作为极性亲油基团，在织物表面形成滴水润湿性：参照AATCC79—2010《纺织品的一层憎水润滑膜，产生润滑作用，PO占比越大，润滑吸水性》进行测试。性越好。随着PO基团比例的增加，FMEE的渗透性逐耐碱性、起泡性：参考行业标准进行测试。渐变差，由于PO基团的甲基导致分子结构空间位阻［3］增大，引入PO基团会降低渗透性能。在乳化性能方2结果与讨论面，随着PO基团的增加，乳化矿物油和硅油的性能2.1EO、PO加成数对产物性能的影响也相应提高，特别是环氧乙烷用量1540g、n（环氧乙分别在环氧乙烷加成量为5、7、9mol的条件下，烷）∶n（脂肪酸）=7∶1时得到的产物乳化性能最好。改变环氧丙烷用量，获得一系列PO封端的FMEE，并表1不同用量环氧丙烷封端FMEE的性能［n（环氧乙烷）∶n（脂肪酸）=5∶1］乳化性能/s环氧丙烷用量浊点耐碱性起泡性渗透性序号HLB值分散指数润滑指数/g/℃/g/mL/s硅油矿物油114512.5481834463125757700.83229012.1432133493294977550.81343511.93821311882805015820.77458011.9382130>3002614506980.75572511.0322624>3002955157030.69687010.4282624>3003073876860.737101510.3282622>3002714577090.61注：环氧乙烷用量1100g。表2不同用量环氧丙烷封端FMEE的性能［n（环氧乙烷）∶n（脂肪酸）=7∶1］乳化性能/s环氧丙烷用量浊点耐碱性起泡性渗透性序号HLB值分散指数润滑指数/g/℃/g/mL/s硅油矿物油814513.2662750382173205160.79929013.0662747401882455220.711043512.95827461172052634850.831158011.54630332251733265930.721272511.14630292621623145720.631387011.1403629>3001933605890.7714101510.7403627>3001772575620.72注：环氧乙烷用量1540g。

328印染助剂40卷表3不同用量环氧丙烷封端FMEE的性能［n（环氧乙烷）∶n（脂肪酸）=9∶1］乳化性能/s环氧丙烷用量浊点耐碱性起泡性渗透性序号HLB值分散指数润滑指数/g/℃/g/mL/s硅油矿物油1514514.7723355671082873130.731629014.66733551031131892920.811743514.5653351180972553820.591858012.8503839>3001222063570.721972511.9383836>300852912790.792087011.6323832>300931783620.5321101511.5324032>300971633550.66注：环氧乙烷用量1980g。2.2PO封端FMEE在针织布前处理中的应用效果的前处理剂。为了提高FMEE的渗透性和浊点，将4针织布前处理一般是在高温、小浴比条件下进号FMEE与阴离子型渗透剂伯烷基磺酸钠复配应用行，对精练剂的浊点、渗透性、低泡性和润滑性要求于前处理工艺，在处理过程中，为了验证FMEE的润较高，在产物中筛选不同性能的FMEE并应用于不同滑性，在工作液中加入磨料浮石加速布面的摩擦。类型的织物前处理。由表4可看出，在涤纶布前处理工艺1中，FMEE2.2.1超细涤纶针织布与伯烷基磺酸钠按照1∶1复配后，可以获得较好的毛超细涤纶前处理一般在100℃、弱碱性条件下除效与除油率。单用FMEE除油率不理想，但是毛效要油或者在130℃酸性条件下练染一浴。在高温条件高于FMEE与伯烷基磺酸钠1∶3或者3∶1复配组合，下，涤纶织物上的油剂比较容易乳化剥离，但是在降主要原因是涤纶油剂一般多为长碳链矿物油脂，与［4］温排液过程中，油污容易返沾污织物，这就需要精十六碳FMEE有类似的结构，因此FMEE特别容易乳练剂具有很好的分散与返沾污特点，特别是在练染化涤纶油剂，由于渗透性较差，FMEE对于内部油剂一浴中，优异的分散性有助于减少涤纶低聚物的聚清洗不彻底，导致除油率偏低。在前处理工艺2中，由集，避免聚集的低聚物划伤纤维。超细涤纶丝要求成于采用130℃高温高压前处理，精练剂对渗透性的要［5］品具有悬垂飘逸感和柔和的光泽，需要精练剂具备求并不高，过多的复配渗透剂会导致除油效果下降，很好的浴中润滑防擦伤功能，因此选择分散性、矿物单用FMEE效果也不好，原因应该是FMEE的浊点远油乳化性和润滑性均衡的4号FMEE作为超细涤纶低于130℃。表4涤纶针织布前处理效果精练剂组成/%毛效/cm滴水润湿性/s含油量/mg出油量外观FMEE伯烷基磺酸钠工艺1工艺2工艺1工艺2工艺1工艺2工艺1工艺2工艺1工艺210009.710.5453.271.15多少划痕少划痕少75259.214.3421.980.22少极少划痕少划痕少50509.813.1421.030.16极少极少划痕多划痕多25753.59.3842.751.30多少划痕多划痕多

41期王琛：低泡沫环氧丙烷封端FMEE的合成及其在针织布前处理中的应用292.2.2纯棉针织罗纹坯布表6锦氨针织布前处理效果纯棉针织布前处理需要精练剂具备良好的耐碱精练剂组成/%毛效滴水润湿性含油量性、耐高温性以及渗透性，在高温、碱性条件下彻底出油量外观/cm/s/mgFMEE伯烷基磺酸钠清洗棉籽壳、棉蜡、织造油等杂质，并有助于双氧水渗透进入纤维内部，提高织物的漂白效果。选择渗透100010.7621.2少划痕少性和润滑性较好的9号FMEE与伯烷基磺酸钠复配，752510.2625.1少划痕少并将其应用于前处理工艺，在处理过程中，为了验证FMEE的润滑性，在工作液中加入磨料浮石以加速布50506.91238.3多划痕多面的摩擦。25755.21234.5多划痕多由表5可以看出，在纯棉针织布前处理工艺中，FMEE与伯烷基磺酸钠3∶1复配的毛效、润湿性与白3结论度最理想，9号FMEE有很好的渗透性，浊点为66℃，复配少量的渗透剂伯烷基磺酸钠即可获得优异的精（1）十六碳脂肪酸甲酯乙氧基化物（FMEE）与矿练效果。在织物外观方面，当FMEE用量小于50%时，物油、石蜡等有相似的碳链架构，对以动植物油脂、布面手感干燥并有较多划痕，原因是起润滑作用的石蜡、矿物油为主体成分的油剂有很好的乳化作用，FMEE所占比例太少。在FMEE结构中引入环氧丙烷结构，可以减少泡沫和表5纯棉针织布前处理效果提高润滑性，能够减少漂洗道数，防止浴中擦伤。（2）将PO封端FMEE与渗透剂伯烷基磺酸钠复精练剂组成/%毛效滴水润湿性白度外观配后，能够获得乳化、渗透、低泡沫、润滑性均衡的前/cm/s/%FMEE伯烷基磺酸钠处理除油剂，分别应用于纯棉针织布、涤纶针织布和100011.2280.5无划痕锦氨混纺布，各项指标满足后续染整加工的要求。参考文献：752513.5281.3无划痕[1]耿旭.丙二醇EO/PO嵌段聚醚水溶液的摩擦学性能研究[D].北京:北京交通大学,2021.505011.7281.6划痕少[2]徐铭勋.脂肪酸甲酯乙氧基化物及其磺酸盐的生产技术与应用25758.7377.1划痕少[J].化学工业,2012(7):30-32.[3]张明权.甘油环氧乙烷环氧丙烷嵌段共聚醚的研究[J].化学推进2.2.3锦氨针织经编平纹坯布剂与高分子材料,2000(3):24-25,23.氨纶织物粘附性强、摩擦力大，织造过程中需要[4]高成国.涤纶针织物练染同浴工艺[J].印染,2014(11):22-24.［6］[5]王春梅,胡啸林.浴中柔软剂的合成及性能测试[J].印染助剂,大量氨基硅油作为润滑剂；氨纶不耐高温且不耐2002,19(5):41-42,45.碱，一般含有氨纶的织物都是在弱碱性、中高温条件[6]任森芳.含氨纶织物前处理剂的制备及其应用研究[D].大连:大连下进行前处理，这就需要精练剂在80~100℃条件下工业大学,2014.具备很好的乳化硅油以及矿物油的能力。选择乳化硅油性能和润滑性较好的5号FMEE与伯烷基磺酸公益广告钠复配应用于前处理工艺，在处理过程中，为了验证FMEE的润滑性，在工作液中加入磨料浮石加速布面的摩擦。由表6可以看出，几组锦氨混纺织物前处理后含油率以及出油率均比较高，表明在80℃的温度条件下硅油难以彻底清除，并且阴离子伯烷基磺酸钠比例越高，除油效果就越差，这也表明阴离子类型表面活性剂对硅油的乳化清洗能力较差，单独使用5号FMEE的除油效果要好于其与阴离子类型表面活性剂的复配效果。