低泡表面活性劑CYS在印染前處理中的應(yīng)用性能研究

劉曉臣 焦提留 陳 波 霍月青 曹圣悌 冀創(chuàng)新

1.中國日用化學(xué)研究院有限公司，山西太原，030001;

2.功能性表面活性劑山西省重點實驗室，山西太原，030001；

3.中輕化工紹興有限公司，浙江紹興，312369;

4.中輕化工股份有限公司，浙江杭州，311215

1 引言

印染前處理中常用非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑，其中陰離子表面活性劑有烷基苯磺酸鹽（LAS）、醇醚硫酸鹽（AES）、烯烴磺酸鹽（AOS）、脂肪酸甲酯磺酸鹽（MES）等，但是傳統(tǒng)的陰離子表面活性劑，如AES存在泡沫高、稀釋有凝膠等問題。異構(gòu)醇醚硫酸鹽具有泡沫低、凝膠區(qū)窄的特點，但是文獻報道的該類產(chǎn)品多以氨基磺酸或氯磺酸間歇硫酸化工藝制備得到[1-2]，得到的產(chǎn)品品質(zhì)不穩(wěn)定、色澤深、無機鹽和未硫酸化物含量高。SO3膜式磺化工藝具有轉(zhuǎn)化率高、副反應(yīng)少和色澤淺等優(yōu)點，屬于典型的“原子經(jīng)濟反應(yīng)”。CYS-221是采用SO3膜式磺化工藝制備的一類特種醇醚硫酸鹽類陰離子表面活性劑，具有低泡、凝膠區(qū)窄等特點，本研究對該產(chǎn)品的基礎(chǔ)物化性能和應(yīng)用性能進行了研究，以期為實際應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 實驗部分

2.1 原料

CYS-221，中國日用化學(xué)研究院有限公司，工業(yè)級；AES，中輕化工股份有限公司，工業(yè)級；AEO-9、1309，中輕日化科技有限公司，工業(yè)級；液體石蠟，分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；標(biāo)準(zhǔn)棉坯布，市購。

2.2 實驗儀器

表面張力儀，德國KRüSS公司；羅氏泡沫儀，中國日用化學(xué)研究院有限公司。

2.3 性能測試

2.3.1 表面張力的測定

去離子水配制待測樣品溶液，靜置24 h，測試溫度（25.0±0.1）℃。

2.3.2 泡沫性能的測定

去離子水配制活性物濃度為1 g/L的表面活性劑溶液，采用羅氏泡沫儀，參照GB/T 7462－1994《表面活性劑 發(fā)泡力的測定 改進Ross-Miles法》進行測試，測試溫度為（50±1）℃。每個樣品測試3次，取平均值。

2.3.3 乳化性能的測定

將去離子水配制的40 mL表面活性劑水溶液（1 g/L）和等體積的液體石蠟置于100 mL具塞量筒中，上下劇烈震蕩5次，靜置1 min后重復(fù)5次，記錄分出10 mL液體所需時間，以上過程重復(fù)測量3次，結(jié)果取算術(shù)平均值。測試溫度為（25±1）°C。

2.3.4 黏度的測定

采用NDJ-79型旋轉(zhuǎn)式黏度計測量不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表面活性劑的黏度。

2.3.5 毛細效應(yīng)的測定

配制活性物濃度為1 g/L表面活性劑、3 g/L NaOH濃度、2 g/L H2O2濃度的前處理液，將坯布樣品置于前處理液中98 ℃煮30 min，三次熱水洗，三次冷水洗，烘干后測試白度。參考FZ/T 01071—2008《紡織品 毛細效應(yīng)試驗方法》進行測試，記錄30 min內(nèi)重鉻酸鉀液體沿棉布片上升的高度。

3 實驗部分

3.1 表面張力

臨界膠束濃度（cmc）和cmc時的表面張力（γcmc）是表面活性劑降低表面張力的兩個基本參數(shù)：cmc表示水溶液中開始形成膠束時的濃度，值越小，說明發(fā)揮作用所需濃度越低；γcmc是cmc時的表面張力，表示降低表面張力的能力。圖1為CYS-221表面張力曲線，從中得到cmc和γcmc分別為0.005 g/L和34.0 mN/m，可以看出，CYS-221具有較低的cmc，說明其發(fā)揮作用所需的濃度較低。

圖1 CYS-221表面張力曲線

3.2 泡沫性能

泡沫是氣體（分散相）分散于液體（分散介質(zhì)）中的分散體系，氣體以氣泡的形式被液體分隔開。泡沫在許多領(lǐng)域具有特殊的應(yīng)用，例如礦物浮選、泡沫驅(qū)油、塑料、滅火等。然而對于印染前處理，則期望表面活性劑低泡，甚至無泡。圖2是CYS-221、AES、AEO-9、1309的泡沫性能，0.5 min時的泡沫體積表示起泡能力，5 min的泡沫體積與0.5 min的泡沫體積相比可以反映出泡沫穩(wěn)定性，可以看出，CYS-221的泡沫遠低于AES、AEO-9、1309，尤其是具有消泡速度快（5 min泡沫體積與0.5 min時的泡沫體積相比較）的特點。

圖2 AEO9、1309、AES、CYS-221泡沫性能

3.3 乳化性能

乳液是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，表面活性劑的乳化能力通常用形成乳液的穩(wěn)定性（即分水時間）表示。圖3是幾種表面活性劑對液體石蠟的乳化能力，從圖中可以看出，CYS-221的乳化能力要高于AEO-9、1309和AES。

圖3 乳化能力

3.4 黏度

不同濃度的表面活性劑溶液呈現(xiàn)出不同的聚集性形態(tài)，如球狀膠束、棒狀膠束、六方液晶、立方液晶等，而不同聚集體表現(xiàn)出的宏觀差異就是黏度，這也是表面活性劑在稀釋過程中出現(xiàn)凝膠的原因。圖4是CYS-221與AES不同濃度時的黏度，對于AES，濃度在30%～70%時有凝膠區(qū)（圖中顯示的黏度10 000 mPa·s表示凝膠），而CYS-221無凝膠區(qū)（或凝膠區(qū)較窄，40%含量時黏度有一個最大值），說明CYS-221在使用時具有易稀釋（開稀）的特點。

圖4 不同濃度CYS-221和AES溶液的黏度

3.5 毛細效應(yīng)

經(jīng)過煮煉的棉織物要進行上色和印花，這些工序?qū)椢锢w維的可滲透性具有較高的要求，經(jīng)表面活性劑溶液前處理后，織物的毛細效應(yīng)是評判前述工序?qū)w維滲透性處理效果的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，毛細效應(yīng)越高，表示處理效果越好。坯布經(jīng)CYS-221、AES處理后的毛細效應(yīng)如表1所示，從表1可以看出，CYS-221的毛細效應(yīng)要高于AES、1309。

表1 坯布經(jīng)表面活性劑處理后的毛細效應(yīng)

4 結(jié)論

本研究開發(fā)了一種陰離子表面活性劑CYS-221，該產(chǎn)品與傳統(tǒng)陰離子表面活性劑AES、非離子表面活性劑AEO-9和1309相比，具有泡沫低、乳化能力強、凝膠區(qū)窄、毛細效應(yīng)高的特點。下一步工作將探討CYS-221與非離子表面活性劑復(fù)配體系在印染前處理中的應(yīng)用，以期為實際應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。