生物可降解型陽離子酯表面活性劑的合成及其在織物柔軟整理中的應(yīng)用.pdf

1、本文在查閱了大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，介紹了各類新型功能性表面活性劑，其中對陽離子酯表面活性劑(CESA)部分作了詳細(xì)論述。CESA是分子中含有酯基的季銨鹽型表面活性劑，是一類可分解、易生物降解和對水生物無毒性的新型環(huán)保功能性表面活性劑，應(yīng)用廣泛、研究價(jià)值高、市場前景廣闊。N,N,N-三甲基-2,3-二烷酰氧基丙基氯化銨就是一種典型陽離子雙酯表面活性劑(CDESA)，它主要應(yīng)用在紡織上，作為織物的柔軟整理劑，來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的難降解的表面活性劑型柔軟

2、劑，如雙十八烷基二甲基氯化銨(D1821)。目前，CESA的先酯化，再季銨化的合成路線存在步驟多、反應(yīng)周期長、溫度高、產(chǎn)物為單雙酯混合、雙酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高且不易分離等缺點(diǎn)，作者提出先合成活性中間體失水甘油基三甲基氯化銨(GTMAC)(又名：2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨)，然后與硬脂酸反應(yīng)生成陽離子單酯表面活性劑(CMESA)2-羥基-N,N,N-三甲基-3-硬脂酰氧基丙基氯化銨，最后再與活性高的硬脂酰氯反應(yīng)生成CDESA，即N,N,N-三

3、甲基-2,3-二硬脂酰氧基丙基氯化銨。 以環(huán)氧氯丙烷(EPIC)和三甲胺(TMA)為原料，常溫氣液相反應(yīng)合成GTMAC。并研究GTMAC吸水性、水解性，得出：敞開放置的GTMAC，溫度上升水解加快但吸水減慢；時(shí)間延長，吸水與水解都加強(qiáng)。合成GTMAC最優(yōu)工藝條件：n(TMA)：n(EPIC)=0.35：1，反應(yīng)溫度15℃，通TMA時(shí)間2.5h，總反應(yīng)時(shí)間4.5h，GTMAC收率89.6％，其中活性物GTMAC質(zhì)量分?jǐn)?shù)96.2％。

4、保存GTMAC最佳方案為：小批量的采用多層塑料袋真空包裝，大批量配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70％～80％的稠漿。 以GTMAC和硬脂酸為原料，經(jīng)一步反應(yīng)合成CMESA。最佳合成條件為：n(GTMAC)：n(硬脂酸)=1：1,異丙醇為溶劑，反應(yīng)溫度85℃，反應(yīng)時(shí)間16h，CMESA收率86.8％。采用電導(dǎo)率法測得20℃下cmc(CMESA)=0.035mmol/L，拉環(huán)法測得在cmc時(shí)的表面張力γ=44.95mN/m。最后研究了，在靜態(tài)時(shí)CM

5、ESA對厭氧污泥產(chǎn)甲烷毒性的影響，結(jié)果表明厭氧污泥對CMESA適應(yīng)性強(qiáng)，其產(chǎn)甲烷的量不受影響，可能的IC50超過1000mg/L。 以CMESA和硬脂酰氯為原料，經(jīng)一步反應(yīng)合成CDESA，最佳合成條件為：n(CMESA)：n(硬脂酰氯)：n(吡啶)=1：1：1，1,4-二氧六環(huán)為反應(yīng)介質(zhì)，回流加熱反應(yīng)3h，CDESA收率為93.1％。20℃下cmc(CDESA)=0.49mmol/L，cmc時(shí)的γ=45.1mN/m。在對CDES

6、A與D1821好氧降解情況的對比性研究中，表明以天然環(huán)境中的生活沉降污泥作為微生物源應(yīng)用于陽離子表面活性劑的降解，CDESA的半衰期為3d，容易降解，而D1821半衰期為7d，較難降解。 CDESA對棉織物的柔軟整理效果達(dá)到同類產(chǎn)品D1821的性能，并與氨基硅油相當(dāng)，所整理的織物是熱力學(xué)上的可潤濕性，且與D1821一樣都具有能耐熱不泛黃性，兼有一定的固色作用能提高織物的水洗牢度。CDESA對棉織物整理的最優(yōu)工藝為：在一浸一軋，軋