琥珀酸酰胺磺酸鈉鹽(Sodium sulfosuccinate)是一種具有優(yōu)異的乳化性、潤(rùn)濕性、滲透性、分散性的陰離子表面活性劑, 它被用于日用化工、涂料、印染、農(nóng)藥、礦山、造紙、皮革、感光等領(lǐng)域。這類化合物的表面活性可以通過改變分子中親水基團(tuán)和親油基團(tuán)的結(jié)構(gòu)和個(gè)數(shù)而有較大程度的可改變性, 并由此以其獨(dú)特的性能滿足各種應(yīng)用領(lǐng)域的特殊需要。根據(jù)疏水基R不同,這類化合物又可分為脂肪醇(醚)型和酰胺型兩類。其中脂肪醇 (醚)型及醇胺系列等多個(gè)品種已投入工業(yè)化生產(chǎn),但由于分子中含有酯鍵, 所以在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中不穩(wěn)定, 容易水解, 抑制了其性能的充分發(fā)揮。 N-烷基酰胺型除了具有脂肪醇(醚)型的優(yōu)異性能外, 由于分子中含有酰胺鍵, 破壞酰胺鍵需要非常苛刻的條件, 因而能耐強(qiáng)酸和強(qiáng)堿, 是當(dāng)今應(yīng)重點(diǎn)開發(fā)的染整助劑。另外,酰胺鍵類似蛋白質(zhì)中的肽鏈, 所以它與皮膚有更好的相容性, 可賦予毛 發(fā)、皮膚以自然光澤,并使之柔潤(rùn), 加之對(duì)皮膚和眼睛都很溫和, 故主要用于高檔產(chǎn)品, 如嬰兒香波、羊毛和絲綢染色整理中作調(diào)理劑等。目前國(guó)內(nèi)外尚未見報(bào)道。本文主要對(duì)N-己烷基琥珀酸酰胺磺酸鈉(本文簡(jiǎn)稱HMSS) 合成工藝進(jìn)行優(yōu)化研究, 對(duì)其主要表面化學(xué)性能進(jìn)行測(cè)定, 考察它對(duì)羊毛的凈洗和染色性能的影響。以期為該表面活性劑的生產(chǎn)和應(yīng)用提供參考。
1實(shí)驗(yàn)1.1試劑和儀器 試劑:馬來(lái)酸酐(AR,w(馬來(lái)酸酐)=99.5%,上海化學(xué)試劑公司);正己胺(CR,w(正己胺)=98%,Fluka Chemical GmbH CH-9471Buchs); 亞硫酸餉(AR,上海試劑四廠)。 儀器:WH-2型渦旋混合儀(上海滬西分析儀器廠); 72-30型分光光度計(jì)(上海精密儀器有限公司);CL-4型表面張力儀(淄博淄分儀器有限公司);WS-SD-d/0型色度白度計(jì)(溫州儀器儀表有限公司);DDS-307C電導(dǎo)率儀(上海雷磁儀器
2 結(jié)果與討論2.1磺化反應(yīng)最佳條件的確定 HMSS的合成中包括酰胺化和磺化兩步反應(yīng), 在研究過程中先固定酰胺化反應(yīng)條件：
表2 N（順酐）：N(亞硫酸鈉)對(duì)磺化反應(yīng)的影響(θ=100℃) N（順酐）：N(亞硫酸鈉) 反應(yīng)時(shí)間(h) 漂油情況 色澤 1.00：1.00 8.0 漂油 金黃色揮濁 1.00：1.05 6.0 不漂油 淡黃色透明 1.00：1.10 5.75 不漂油 淡黃色透明 由表1、2可知, 在選定磺化料比或反應(yīng)溫度范圍內(nèi), 亞硫酸鈉量的增加或反應(yīng)溫度的升高均使反應(yīng)在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到反應(yīng)終點(diǎn)。但溫度過高影響產(chǎn)物色澤,過低反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)且反應(yīng)不完全; 亞硫酸鈉量過多, 導(dǎo)致產(chǎn)品中過多殘量硫酸鈉給產(chǎn)品使用帶來(lái)不利影響和不經(jīng)濟(jì), 量過少反應(yīng)不完全。為此,選擇N（順酐）：N(亞硫酸鈉)=1.00：1.05、溫度為100℃、時(shí)間6小時(shí)為最佳磺化工藝條件。2.2酰胺化反應(yīng)最佳條件的確定 用上述最優(yōu)磺化條件對(duì)酰胺化工藝條件進(jìn)行研究，對(duì)影響HMSS在水中的漂油情況、外觀(透明度和色澤)的主要因素如N（順酐）：N(己胺)(本文簡(jiǎn)稱為酰胺化料比, 以下同)和酰胺化反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間為考察對(duì)象，對(duì)酰胺化工藝條件進(jìn)行研究。 在初步研究中發(fā)現(xiàn), 采用己胺一次性投料, 由于反應(yīng)激烈, 反應(yīng)體系中有發(fā)煙和沖料現(xiàn)象, 而且生成的產(chǎn)物包裹原料, 使反應(yīng)不易控制和
表4酰胺化反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)的影響 N（順酐）：N(己胺) =1.10：1.00;時(shí)間1.5h 反應(yīng)溫度(℃) 磺化反應(yīng)時(shí)間(h) 漂油情況 外觀 70 8.0 漂油 黃色渾濁 80 6.0不漂油 淺黃色透明 90 6.0 不漂油 橘黃色透明 100 5.5不漂油 紅棕色一透明
由表3和表4可見, 在選定酰胺化料比和反應(yīng)溫度范圍內(nèi), 順酐量的增加和反應(yīng)溫度的升高均使反應(yīng)在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到反應(yīng)終點(diǎn)。但順酐用量過多導(dǎo)致產(chǎn)物中雜質(zhì)及原料成本和磺化反應(yīng)中磺化劑的投料量的增加, 過少則導(dǎo)致達(dá)到終點(diǎn)的反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng), 反應(yīng)不完全, 產(chǎn)物色澤變深。溫度過高影響產(chǎn)物色澤, 溫度過低,達(dá)到終點(diǎn)的時(shí)間長(zhǎng), 同樣使反應(yīng)不完全和產(chǎn)物色澤變深。為此,選擇N（順酐）：N(己胺)=1.10:1.00、溫度為80℃、時(shí)間為1.5小時(shí)為最佳酰胺化
表5 產(chǎn)物的表面活性及應(yīng)用性能 產(chǎn)物 γ/mN.m-1 CMC(xl0-3) 乳化力 鈣皂分散力 去油污力 /mol ·L-I /min （%） （%） HMSS 36.6 1.16 0.85 25 99.4 ABS 39.3 1.20 4.57 43 K12 39.0 8.10 2.35 34表5結(jié)果表明, HMSS去油污力強(qiáng), 與ABS和Kl2相比, HMSS的表面張力、臨界膠束濃度小, 鈣皂分散力好, 但乳化力較弱, 實(shí)際上, 乳化力只有根據(jù)實(shí)際使用的目的才有確切的意義。2.4應(yīng)用研究2.4.1在洗毛工藝中的應(yīng)用 在實(shí)驗(yàn)室用燒杯做小樣洗毛試驗(yàn), 測(cè)定洗凈毛的白度和失重率(見表6), 可見用HMSS洗后, 羊毛的白度和松散度均比ABS好, 而且手感柔軟。
表6洗毛指標(biāo)洗劑 白度(%) 失重率(%) 松散度 柔軟性HMSS 40.64 15.43 較好 好ABS 37.13 15.56 較差 較差2.4.2 在染色工藝中的應(yīng)用 用酸性大紅G上染羊毛，分別用HMSS、ABS作助劑和不加助劑時(shí)的上染速率。由實(shí)驗(yàn)可知, 用HMSS作染色助劑其上染百分率比用 ABS高, 且染色后羊毛松散,手感好。可能是由于HMSS 結(jié)構(gòu)中含有酰胺鍵, 對(duì)天然紡織材料如羊毛和真絲等具有親和性, 酰胺鍵易與這些材料結(jié)合并定向排列, 給其豐滿、柔軟、滑爽等特點(diǎn), 且有助于染料與羊毛結(jié)合染色。
3結(jié)論 通過系統(tǒng)研究, 得到合成HMSS的最佳工藝條件N（正己胺）：N(順酐)=1.10:1.00,于80℃下酰胺化反應(yīng)1.5小時(shí)。 N(亞硫酸鈉):N(順酐)=1.05:1.00,于100℃下磺化反應(yīng)6.0小時(shí)。 此
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