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精炼剂

背景介绍概述 特性 分类及其特点 作用机理 合成路线 研究进展 主要参考资料
精炼剂,,结构式
精炼剂
  • CAS号:
  • 英文名:Scouring agent
  • 中文名:精炼剂
  • CBNumber:CB81128042
  • 分子式:
  • 分子量:0
  • MOL File:Mol file

精炼剂性质、用途与生产工艺

  • 背景介绍概述 精练工序是将已退浆的棉布，在一定浓度的烧碱溶液中煮沸数小时，也可浸轧碱液汽蒸一定时间，使棉纤维中的脂肪蜡质被碱及其生成物皂化、乳化，果胶质生成果胶质纳盐，含氮物质水解为可溶性物；棉籽壳膨化容易洗去；残余浆料进一步溶胀而去除。合成纤维不含天然杂质，一般不需精练。但和棉的混纺织物中，由于棉纤维中含杂质较多，仍需精练。精练工序除使用烧碱外，为使煮练液更好更快地渗入织物内部，提高毛细管效应，防止碱煮后的杂质再沉积到织物上 , 同时为了提高白度，精练液中必须添加表面活性剂，使织物能很快地被润湿、渗透，提高精练匀透效果。这些表面活性剂称为精练剂或煮练剂。这类表面活性剂在精练工序中的特点是：①能耐硬水及强碱，②有良好的渗透、乳化、净洗效果，③能缩短精练时间而不损伤纤维，④煮练后能提高白度和毛细管效应。近年来精练工序已采用高速、高效短流程工艺，即采用冷轧堆、轧卷堆、轧蒸法等退、煮、漂一步法，使退浆、煮练、漂白一次完成。
    目前，国内外精练剂大多为磺酸盐类阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂的复配物，由于磺酸盐类表面活性剂在浓碱中的溶解度很小，且当水的硬度较高或含有杂质及纤维碎屑时，就有可能形成絮状沉淀，因此使它的应用受到了限制。 而磷酸酯类表面活性剂因具有较好的耐碱性、耐高温性，优良的渗透、去污力及低泡性，使之越来越受到了人们的重视。目前国际上较为流行的是烷基类磷酸酯及聚氧乙烯类磷酸酯。这两种产品均为阴离子型表面活性剂，在耐强碱、耐高温、 耐氧化等性能方面是目前其它任何表面活性剂所不能比拟的。聚氧乙烯基类磷酸酯的综合性能优于烷基磷酸酯类，且通过选择疏水基碳原子数目及聚合乙氧基的数目，可使其具有极高的润湿渗透性及优异的乳化分散性和净洗能力。由于其疏水基和亲水基之间嵌入了聚氧乙烯基，使其具有优良的表面活性及实际应用性能。
  • 特性 耐碱性
    精炼剂的耐碱性包含两个方面。一方面是化学结构的稳定性，主要表现为强碱对亲水基团的破坏，例如含有羧酸酯、硫酸酯等酯基结构的物质，在浓碱液中 易于分解，结构被破坏，从而失去表面活性和其他性能；含有磺酸基团或磷酸酯盐类表面活性剂在浓碱液中稳定性比较高，具有良好的耐碱渗透性。另一方面是在水溶液中的聚集态稳定性，主要表现为盐效应破坏表面活性剂的溶剂化作用，使表面活性剂漂浮或下沉而与水分离。 
    润湿渗透性
    精练剂首先要对织物纤维充分润湿。一般的合成纤维具有弱极性表面，不容易被水或碱液润湿；棉纤维的干净表面极性较强，可被水润湿，但是在覆盖了油脂后转变为非极性表面，也不易润湿。表面活性剂对非极性固体表面的润湿，首 先是其非极性尾链依靠范德华力吸附在非极性固体界面，极性头插入水中，使其
    界面转变为极性，有利于水溶液的铺展；或者插入到油脂与纤维界面，使油脂从纤维界面脱附。良好的润湿剂应该有适当的亲水-疏水平衡值（HLB 值7～9），对非极性固体和水都具有适中的亲和力。疏水链烷基碳数在 4～12 之间较好，最好为7～9 碳链，除了有良好的表面活性和适当的 HLB 值以外，也具有较快 的润湿渗透速度；对于高浓度盐、碱等电解质溶液，以碳数在 4～6 为好。
    复配
    织物的精练是一个非常复杂的物理化学过程，在表面化学方面精练剂的乳化性、分散性、螯合金属离子的能力等都是非常重要的性质，这些性质单靠某种表面活性剂是难以完成的。各种表面活性剂都具有各自的优点与不足，常常是将几种不同类型组成新型的精练剂，其中使用最多的是磷酸酯类表面活性剂。磷酸酯类表面活性剂在高温、浓碱条件下具有很好的润湿渗透作用，同时与其他阴、非离子表面活性剂有很好的协同作用，将磷酸酯与其他表面活性剂复配能大大增强煮练液的润湿、乳化、净洗作用。有机膦化合物具有很好的协同效应，其磷原子在化合物中形成 sp3d 杂化共价键或配位键，这种特性使其化合物结构尽可 能均一，且极易吸收或螯合其他分子。目前精练剂一般由非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂复配而成。非离子表面活性剂具有良好的润湿和渗透作用，且易形成胶束，胶束表面带有较厚的亲水基水化层，对胶束液膜表面之间产生空间阻碍作用，乳化和净洗效果好，有利于对织物棉蜡的乳化、棉籽壳的去除。常用的非离子表面活性剂有脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚，碳链长度和环氧乙烷 加成数不同，性能有较大差别。
  • 分类及其特点 目前供应的精练剂主要为两大类：磷酸酯型的复配物和由阴、非离子或两种以上非离子表面活性剂的复配物。常用的有烷基磺酸钠、直链烷基苯磺酸钠、磷酸酯盐类等阴离子表面活性剂。
    烷基磺酸钠和烷基苯磺酸钠各有所长，湿润力和降低表面张力的 能力以烷基苯磺酸钠为好，去污力以烷基磺酸钠为佳；两者 CMC值及泡沫力基本上相似，耐碱性烷基磺酸钠较好。 
    磷酸酯盐类主要有脂肪醇磷酸酯盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐和烷基酚 聚氧乙烯醚磷酸酯盐。磷酸酯盐表面活性剂的亲水性比非离子表面活性剂强，比烷基磺酸 盐类小；高温时表面张力下降程度和湿润性比非离子表面活性剂大；无浊点，耐浓碱、耐高温、耐硬水、电解质及氧化剂；泡沫比非离子表面活性剂稍高，比烷基磺酸盐类表面活性剂低。目前，在染整工业中使用的磷酸酯型表面活性剂，主要分为脂肪醇磷酸酯盐和脂肪醇（烷基酚）聚氧乙烯醚磷酸酯盐。磷酸单、双酯属于阴离子表面活性剂，磷酸三酯是非离子表面活性剂，染整工业中使用的是多种磷酸酯表面活性剂的混合物。磷酸酯表面活性剂是单酯、双酯、三酯、未反应脂肪醇、聚磷酸酯及部分无机磷副产物的混合物，各组分的性能有明显差异：磷酸单酯的水溶性最好，但其表面张力比双酯高，异构醇磷酸酯表面张力比正构醇磷酸酯低，渗透性能是最好的；磷酸酯表面活性剂具有润湿、渗透、净洗、乳化、分散、柔软、抗静电、阻燃、消泡、螯合等多种优良特性，还具有低毒、低刺激性和较好的生物降解性能。磷酸酯表面活性剂耐酸碱、耐热和耐电解质，尤其是在碱性溶液中易溶解，且稳定不分层、不沉淀。磷酸酯表面活性剂与其他阴离子、非离子、两性离子有很好的配伍性，因此常与其他表面活性剂复配使用，在染整工业的前处理、后整理中已取得了广泛的应用。
  • 作用机理 精练过程是纺织品在一定温度下与碱和精练助剂进行的一个复杂的化学和物 理化学过程，它包括渗透、膨化、乳化、皂化、分散、螯合和脱色等作用，其中渗透和净洗是较为重要的作用。 精练过程第一步是在表面活性剂作用下，练液及化学药剂向纤维内部渗透，使纤维及杂质膨化；第二步为净洗作用，即纤维经充分润湿后，其天然杂质经过热和化学品的皂化、乳化、萃取、分散等作用而被去除。精练剂的作用是帮助碱液渗透到纤维内部，促进蜡状物的皂化，棉籽壳 、蛋白质和果胶等的分解，使已脱离纤维的杂质分散在煮练液中，防止重新附着在纤维上。
    这个过程中精炼剂是通过其润湿作用，织物中的油蜡与纤维的粘附力减弱，界面逐渐缩小，使油蜡从织物上脱落下来。此时油蜡的微粒与水的接触面增大，表面能增高 ，是一种很不稳定的体系。精练剂中的表面活性剂由于具有乳化和分散作用，在水中容易形成胶束，将油蜡包裹在胶束中，形成比较稳定的体系，可以防止油粒在织物上再沉积。另一方面，借助于表面活性剂的润湿作用，在一定的温度和足够的时间条件下，烧碱与纤维上的杂质充分作用使其分解，并使其分解物溶解或借助于表面活性剂分散在精练液中，通过水洗而去除。
  • 合成路线 1. 脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯类精炼剂：
    本精练剂的合成分为开环反应、缩合反应 、磷酸酯化 、中和反应四步，各步反应如下：
    精炼剂的合成_1 精炼剂的合成_2
    2. 阴离子型Gemini表面活性剂N,N-双棕榈酰基乙二胺二丙酸钠
    乙二胺二丙酸甲酯的合成：在装有回流冷凝器和磁转子的三颈烧瓶中，加入12.0g(0.20mol)无水乙二胺，水浴加热使温度缓慢升至50℃，然后在搅拌下缓慢滴加34.4g(0.40mol)丙烯酸甲酯，继续搅拌反应4h，停止反应，减压蒸馏出未反应物，得淡黄色透明液体，即乙二胺二丙酸甲酯。
    N,N-双棕榈酰基乙二胺二丙酸甲酯的合成：在装有回流冷凝器和磁转子的四颈烧瓶中，加入9.28g(0.04mol)乙二胺二丙酸甲酯，将其溶于60mL丙酮中，保持室温20℃，在搅拌下缓慢滴加21.96g(0.08mol)棕榈酰氯，同时滴加8.08g (0.08mol) 无水三乙胺中和生成的HCl气体,使体系pH保持在8左右.滴加完后
    升温至50℃，继续反应6h.反应结束后，过滤除去三乙胺盐酸盐，可得黄色透明溶液,蒸除溶剂丙酮，得黄色脂状固体，即N,N-双棕榈酰基乙二胺二丙酸甲酯。
    N,N-双棕榈酰基乙二胺二丙酸钠的合成：在装有回流冷凝器和磁转子的三颈烧瓶中，加入氢氧化钠的乙醇溶液（将4g氢氧化钠溶于200mL乙醇溶液），缓慢升温至80℃，在搅拌下缓慢滴加N,N-双棕榈酰基乙二胺二丙酸甲酯溶液，继续搅拌反应4h，蒸除溶剂，得粗产物，重结晶，干燥得N,N-双棕榈酰基乙二胺二丙酸钠。
  • 研究进展 国内现行的大部分高效精练剂均为磷酸酯类或以烷基酚聚氧乙烯醚（APEO）为原料。随着科学技术的发展，人们认识到APEO 在生物降解后的产物是有毒的酚类，欧盟现已明令禁止含有APEO 的表面活性剂及直链烷基 苯磺酸纳在其区域内使用，以避免对水及水生物造成污染。含磷污水排放可导致水体富营养化的问题，但现在国际上还没有明确的法规对其禁止，而且含磷助剂在印染生产中发挥着很重要的作用，仍然存在继续研究的空间和必要性。例如，对磷酸酯型表面活性剂及其复配物这类产品优化其合成工艺，优选脂肪醇结构和脂肪醇聚氧乙烯醚中环氧乙烷加成数，控制单、双酯比例，减少副反应物，在提升产品性能的同时减少其对环境的污染。可以通过对磷酸酯表面活性剂分子改性， 引入杂原子，使它朝着“一剂多用”的方向发展。 现在已经有部分的环保型精练剂产品面世必将带动整个精练助剂市场朝着“绿色化”这个目标努力，研究开发出真正环保、高效的精练产品。关于如何选择表面活性剂原料进复配，增加现有精练剂种类，改善精练性能，使之在发挥 其优异性能的同时不增加环境压力，是现阶段精练剂研究的重要方向之一。
  • 主要参考资料 [1] 王大全 主编.精细化工辞典.北京：化学工业出版社.1998.第339页.
    [2] 王小娟等. 新型高效耐碱精练剂的研制. 纺织科技进展.2006,1:46-47.
    [3] 刘金树. 新型高效精练剂的研制与应用. 印染助剂.1999,16(1):14-16.
    [4] 周栋梁等. 精练剂的润湿渗透性和复配. 纺织科技进展.2006,4:15-18.
    [5] 于鹏美等. Gemini表面活性剂的合成及作为精练剂的应用.印染助剂. 2014,31(4):32-34
  • 用途  主要用作蚕丝机织物、针织物的绞丝精炼剂，也可用作丝绸印花渗透剂和棉织物煮炼剂
精炼剂上下游产品信息
上游原料
下游产品
精炼剂生产厂家
  • 公司名称：Hubei xin bonus chemical co. LTD
  • 联系电话：86-13657291602
  • 电子邮件：linda@hubeijusheng.com
  • 国家：中国
  • 产品数：22963
  • 优势度：58
  • 公司名称：武汉吉业升化工有限公司
  • 联系电话：15387013945 15387013945
  • 电子邮件：1806989108@qq.com
  • 国家：中国
  • 产品数：1745
  • 优势度：58
  • 公司名称：武汉吉业升化工有限公司
  • 联系电话：13343438917 17357460454
  • 电子邮件：2104604991@qq.com
  • 国家：中国
  • 产品数：1774
  • 优势度：58
  • 公司名称：武汉吉业升化工有限公司
  • 联系电话：18040558719 18040558719
  • 电子邮件：3929577992@qq.com
  • 国家：中国
  • 产品数：1766
  • 优势度：58
  • 公司名称：武汉吉业升化工有限公司
  • 联系电话：027-18502765 18502765281
  • 电子邮件：3410849474@qq.com
  • 国家：中国
  • 产品数：1608
  • 优势度：58
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