LT型浸水助劑的制備及應(yīng)用

摘要：根據(jù)分子設(shè)計原理，以脂肪醇、馬來酸酐和焦亞硫酸鈉為主要原料制備LT型浸水助劑---脂肪醇琥珀酸酯磺酸銨鹽，并對其合成條件進行優(yōu)化。結(jié)果表明，正癸醇琥珀酸酯磺酸銨鹽滲透能力、乳化能力和去污能力俱佳，處理后的坯革粒面清潔度優(yōu)異，手感柔軟、豐滿。同時用IR表征了目標產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)。筆者希望本文對同行有一些借鑒作用。

關(guān)鍵詞：脂肪醇;琥珀酸酯磺酸鹽;浸水助劑;膠原纖維

制革過程就是通過對生皮進行一些列化學(xué)、物理和機械處理，使生皮轉(zhuǎn)變成能滿足人們需要的革的過程[1]。生皮在防腐、儲存和運輸過程中不同程度失水會導(dǎo)致膠原纖維粘結(jié)起來，影響皮革助劑的滲透與吸收，因此制革的第一個工序是浸水，其目的是：1.除去原料皮上的污物和防腐劑;2.溶解皮中可溶性蛋白質(zhì);3.除去油脂，有利于其他化料的滲透;4.除去膠原纖維間質(zhì)，松散膠原纖維;5.吸收水分，恢復(fù)鮮皮狀態(tài)。所以浸水的好壞直接影響了后工序的進行和成革的質(zhì)量[2-3]。

目前典型的浸水助劑是以表面活性劑為主要成分的產(chǎn)品，例如：JFC、脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-9、O-15）、十二烷基苯磺酸鈉（LAS）及脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉（AES）等等，而脂肪醇琥珀酸酯磺酸鹽作為浸水助劑文獻鮮有報道，本研究以脂肪醇、馬來酸酐和焦亞硫酸鈉為主要原料制備得到浸水助劑，確定了脂肪醇琥珀酸酯磺酸銨鹽的最佳合成工藝條件，在此基礎(chǔ)上通過應(yīng)用評價得到綜合性能俱佳的LT型浸水助劑---正癸醇琥珀酸酯磺酸銨鹽。

1 實驗部分

1.1原料與儀器

1.1.1 原料

脂肪醇（正辛醇、正壬醇、正癸醇、正十一烷醇、正十二烷醇），工業(yè)級（馬來西亞EMERY）;馬來酸酐，工業(yè)級（隆匯化工）;焦亞硫酸鈉，工業(yè)級（上海嘉定馬陸化工）;消泡劑AF，工業(yè)級（拓納化學(xué)）;氨水，工業(yè)級（益民化工）;黃牛鹽干皮（福建興業(yè)制革廠）。

1.1.2 儀器

JB300-D型強力電動攪拌機;DZKW-D-1型單孔電熱恒溫水浴鍋（300W）;79-1型磁力攪拌器;GB3002型電子天平;聯(lián)動轉(zhuǎn)鼓;常規(guī)玻璃儀器（略）。

1.2 試驗方法

1.2.1 原理

脂肪醇與馬來酸酐酯化得到脂肪醇馬來酸單酯，然后再與焦亞硫酸鈉反應(yīng)得到脂肪醇琥珀酸酯磺酸銨鹽，各步驟反應(yīng)示意如下：

1.2.2 脂肪醇馬來酸單酯的制備

在裝有攪拌器、溫度計的反應(yīng)釜中加入計量的脂肪醇，加熱至50-60℃待其完全溶解后，加入馬來酸酐，待其完全溶解后升溫至預(yù)定溫度，保溫反應(yīng)至酸值變化≤1mgKOH/g時視為酯化終點。

1.2.3 脂肪醇琥珀酸酯磺酸銨鹽的制備

將上述脂肪醇馬來酸單酯用氨水中和至pH=7，加入一定量焦亞硫酸鈉的水溶液，升溫至預(yù)定溫度，保溫反應(yīng)至磺化率≥96.0%時視為磺化終點。

1.2.4 浸水應(yīng)用工藝（選用黃牛鹽干皮）

組批：按路分、張福大小、厚薄合理組成生產(chǎn)批。

稱重：作為浸水工序用料依據(jù)。

預(yù)浸水：300%，水，浸泡6h，? ? ? 轉(zhuǎn)30min，控水。

水洗：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?轉(zhuǎn)30min，控水。

主浸水：300%，水，

0.3%，LT型浸水助劑

0.3%，純堿。? ? ? ? ? ? ?轉(zhuǎn)60min

停鼓過夜。

次日轉(zhuǎn)30min。

1.3分析測試方法

酸值的測定：酸堿滴定法;

磺化率的測定：碘量法[4];

物化能力的測定：滲透能力[5]、乳化能力[6]和去污能力[7];

浸水性能的測定：見文獻[3]。

2 結(jié)果與討論

2.1 最佳反應(yīng)條件的確定

選擇不同的摩爾投料比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間等作為影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素，進行了大量的合成試驗，最后確定了合成脂肪醇琥珀酸酯磺酸銨鹽的最佳反應(yīng)條件。其最佳反應(yīng)條件見表2。

2.2 脂肪醇琥珀酸酯磺酸銨鹽的紅外分析

脂肪醇琥珀酸酯磺酸銨鹽的紅外圖譜如圖1所示

由圖1可知：2924175 cm- 1 為 C） H 伸縮 振動; 1 733104 cm- 1為 C O 伸縮振動; 1 462163 cm- 1為） CH2 彎曲振動; 1 222168 cm- 1處寬峰為磺酸基振動與） C） O） C） 的伸縮振動的共吸收峰， 1 051120 cm- 1 為磺酸基的另一個振動強吸收峰， 表明此化合物既有脂肪酸烷基酯的特征吸收， 又有烷基磺酸鹽的特 征吸收;所以實現(xiàn)了預(yù)期設(shè)計的結(jié)構(gòu)。

2.3 脂肪醇琥珀酸酯磺酸銨鹽的物化性能測定

按照2.1最佳反應(yīng)條件合成了一系列脂肪醇琥珀酸酯磺酸銨鹽，按照1.3分析測試方法對其進行滲透能力、乳化能力及去污能力進行測定。其結(jié)果見表3。

從表3可知：1.滲透能力：正辛醇琥珀酸酯磺酸銨鹽的滲透能力最強，而隨著脂肪醇琥珀酸酯磺酸銨鹽中碳鏈數(shù)目的增加，滲透能力逐漸降低，因為碳鏈數(shù)目越多，相對分子量越大造成滲透能力下降;2.乳化能力和去污能力：隨著脂肪醇琥珀酸酯磺酸銨鹽中碳鏈數(shù)目的增加，乳化和去污能力逐漸增強，這可能是由于脂肪醇經(jīng)過改性后產(chǎn)物的HLB值不同造成的，其中十二醇琥珀酸酯磺酸銨鹽的HLB值達到最佳狀態(tài)，乳化油脂的能力最強，油脂不易在乳液中破乳，進而去污能力亦優(yōu)異。

2.4? LT型浸水助劑的確定

按照2.1最佳反應(yīng)條件合成了一系列脂肪醇琥珀酸酯磺酸銨鹽，按照1.2.2浸水工藝將其進行應(yīng)用性能評價。其結(jié)果見表4。

從表4可知：1.隨著LT型浸水助劑中脂肪醇碳鏈的增加，浸水速度逐漸降低，這與2.3中脂肪醇琥珀酸酯磺酸銨鹽的滲透能力測試保持一致，說明正辛醇琥珀酸酯磺酸銨鹽的滲透能力最強;2. LT-10處理后坯革粒面的清潔度最好，這是由LT-10的綜合表面活性決定的，因為LT-10浸水速度相對較好，可充分滲透至皮革膠原纖維內(nèi)部，同時乳化油脂能力較強，不易在坯革表面破乳而起到去污清潔的作用。LT-8雖然滲透能力最強，但是經(jīng)過浸水工藝后脫離皮革纖維中油脂在其體系中不穩(wěn)定，經(jīng)機械作用后易破乳而導(dǎo)致油脂又吸收至坯革粒面，所以造成清潔度最差;3.LT-10處理后坯革的柔軟度和豐滿度最好，這是由于LT-10均勻且深入滲透至膠原纖維中，可充分溶解膠原纖維間質(zhì)，松散膠原纖維，同時相對分子量較大，增加膠原纖維之間的間距而起到降低其摩擦系數(shù)，所以處理后的坯革柔軟而豐滿。雖然LT-12相對分子量最大，但是由于滲透能力較弱，其分子進入不到膠原纖維最內(nèi)部，進而處理后的坯革柔軟度和豐滿度一般。綜合上述的應(yīng)用性能及分析，本研究選擇性能俱佳的LT-10作為最終的浸水助劑。

3 結(jié)論

1. LT型浸水助劑制備工藝簡便易行，生產(chǎn)過程無污染，屬于“綠色”皮革助劑。

2.脂肪醇琥珀酸酯磺酸銨鹽合成的優(yōu)化條件為：n（脂肪醇）：n（馬來酸酐）：n（焦亞硫酸鈉） =1.0：1.05：0.5，酯化溫度80℃，酯化時間2h，磺化溫度70℃，磺化時間2.5h。

3.脂肪醇琥珀酸酯磺酸銨鹽物化性能測試結(jié)果表明：正辛醇琥珀酸酯磺酸銨鹽的滲透能力最強，十二醇琥珀酸酯磺酸銨鹽的乳化與去污能力最強。

4.脂肪醇琥珀酸酯磺酸銨鹽的應(yīng)用性能測試結(jié)果表明：正癸醇琥珀酸酯磺酸銨鹽處理后的坯革在清潔度、柔軟度和豐滿度方面均占優(yōu)，本研究最終選擇正癸醇琥珀酸酯磺酸銨鹽作為LT型浸水助劑。

參考文獻

[1]彭必雨.制革前處理助劑：浸水助劑[J].皮革科學(xué)與工程，1999（4）：34-38.

[2]魏世林.制革工藝學(xué)[M].中國輕工業(yè)出版社，2007：59-61.

[3]盧行芳，李景梅.浸水助劑對皮革性能的影響[J].西北輕工業(yè)學(xué)報，1998（16）：46-49.

[4]李紅，邵威平，李瑞涵，等.偏重亞硫酸鈉有效含量的測定---碘量法[J].釀酒，2005（32）：94-95.

[5]中國標準出版社第一編輯室.中國輕工業(yè)標準匯編（毛皮與制革卷）[M].中國標準出版社，1999.

[6]楊勤歡，楊玲，張廷有.油酰肌氨酸鈉與HAC和AEO-9的復(fù)配物的表面活性和乳化力[J]. 皮革科學(xué)與工程，2007（2）：22-26.

[7]鹿桂乾，張利萍.常用表面活性劑的去污性能對比[J].中國洗滌用品工業(yè)，2007（3）：62-66.

作者簡介：

張鑫（1987-）男，籍貫：山東沂水，學(xué)歷：研究生。職稱：技術(shù)經(jīng)理 單位：芬德化工（上海）有限公司，研究方向：皮革助劑/汽車涂料。