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牛油醇酰胺磷酸酯的性能研究
摘 要:将牛油醇酰胺磷酸酯盐与其他磷酸酯盐的性能进行分析比较。发现前者具有较低的吸湿性,良好的耐热性、抗静电性与润湿性。 
关键词:牛油醇酰胺磷酸酯;抗静电性;润湿性 
中图分类号:TQ423.116  文献标识码:A 文章编号: 
磷酸酯盐是一类具有多种性能的阴离子表面活性剂。它具有良好的抗静电、乳化、润湿、洗涤、增溶、分散、润滑、防锈等性能[1]。国内的烷基磷酸酯碳链长度多为12以下,这种磷酸酯具有很好的抗静电性,但易吸潮,吸潮后往往粘度很大。若作为涤纶短纤维油剂的组分,往往会造成纤维与纤维之间粘和力过大,因而产生缠辊等现象,造成纤维断头,纺纱不顺利,降低劳动生产率[2]。长碳链磷酸酯盐的缺陷则是它的表面张力大,润湿性差,抗静电性比短碳链磷酸酯盐差;但耐热性明显比短碳链磷酸酯盐好,吸湿性远小于短碳链磷酸酯盐,且由于在常温下为固体,因而以其为主成分的涤纶短纤维油剂经烘干后,可在纤维表面形成固体润滑膜,减少油剂的粘着性,是目前涤纶短纤维油剂的主要发展方向[3]。为了解决长碳链磷酸酯盐在涤纶短纤维油剂中的应用缺陷,笔者以五氧化二磷为磷酸化剂与牛油醇酰胺进行磷酸化反应合成牛油醇酰胺磷酸酯盐,在烷基碳链上引入酰胺基团,以降低其表面张力,提高其润湿性和抗静电性。本文将牛油醇酰胺磷酸酯与其他磷酸酯盐的性能做了比较,发现前者具有较低的吸湿性,良好的耐热性、抗静电性与润湿性,更加适合用作涤纶短纤油剂的抗静电组分。 
2 实验部分 
2.1 实验样品:牛油醇酰胺磷酸酯(自制). 十六醇(C16)磷酸酯钾盐(市售),十二醇(C12)磷酸酯钾盐(市售),氢氧化钾(工业级) 
2.2 性能测定实验内容:以自制的牛油醇酰胺磷酸酯与氢氧化钾中和后的钾盐,同十六醇(C16)磷酸酯钾盐以及十二醇(C12)磷酸酯钾盐进行如下的性能比较:(1) 抗静电性能:配制0.2%磷酸酯盐水溶液500g,称取涤纶无油丝15g,放入溶液中浸渍10min,取出后使丝的轧液率为100%,在100~105℃下烘干,平衡24h后测丝的比电阻值,比电阻越大表明抗静电性越差[3]。(2) 吸湿性:准确称取磷酸酯盐2g,在湿度为85%的密封干燥器中平衡48h,测定磷酸酯盐的增重率。增重率大表明磷酸酯盐具有较大的吸湿性[3]。(3) 表面张力与润湿性:按GB11278-1989的方法,用JZHY-1型表面张力仪测定。(4) 乳化性:按GB/T6369-1986的方法测定其乳化能力。(5) 起泡性:按GB/T7462-1994的方法用罗氏泡沫仪测定。(6) 耐热性:准确称取磷酸酯盐2g,在105℃下烘2h后称重,再在150℃下烘2h,称重,计算磷酸酯盐在150℃下的失重率。失重率越大表明磷酸酯盐的耐热性越差[3]。 
3、测试结果与讨论 
3.1牛油醇酰胺磷酸酯盐的性能测试结果(见下表) 
性能指标 牛油醇酰胺磷酸酯盐 C16磷酸酯盐 C12磷酸酯盐 
抗静电性/(Ω•cm-1) 1.2×108 1.8×109 4.9×107 
吸湿性/% 15.1 11.6 41.2 
表面张力/(dyn•cm-1) 34.6 44.8 31.24 
润湿性/s 10.7 13.5 9.6 
乳化性/s 386 289 304 
起泡性/mL (30min,60min,120min) 89,62,35 68,60,45 122,72,56 
150℃耐热性/% 13.1 21.8 40.3 
干燥后状态 固 固 浆状 
3.2 讨论:(1) C16磷酸酯盐的抗静电性明显低于C12磷酸酯盐。这是因为磷酸酯盐的烷基链越长,分子中的亲水基团比例越小,会使疏水性增加,吸湿性下降,进而抗静电性下降。但牛油醇酰胺磷酸酯盐而与C12磷酸酯盐的抗静电性相仿,是因为牛油醇酰胺磷酸酯盐具有酰胺基团,该基团具有一定的抗静电性。(2) 牛油醇酰胺磷酸酯盐与C16磷酸酯盐的吸湿性相差不大,而且干燥后状态均为固态。原因是牛油醇酰胺磷酸酯盐中碳链长度是十八,酰胺基团是亲水性,但在此对牛油醇酰胺磷酸酯盐的吸湿性贡献不大。因而牛油醇酰胺磷酸酯盐与C16磷酸酯盐干燥后在纤维上都可以形成固体保护膜,从而避免了由于磷酸酯盐吸湿后油剂发粘造成纤维在纺纱时发生缠辊的现象[5]。(3) 牛油醇酰胺磷酸酯盐与C12磷酸酯盐的表面张力、润湿性相近,远比C16磷酸酯盐的要好。随着烷基链的增大,磷酸酯盐的水溶性大大下降,其表面活性降低,表面张力增大,因此造成C16磷酸酯盐的表面张力、润湿性较差;牛油醇酰胺磷酸酯盐因有酰胺基团与磷酸酯基团的共同作用,对其表面张力及润湿性均有很大的正面提高。(4) 牛油醇酰胺磷酸酯盐与C16磷酸酯盐的起泡性相差不大,远小于C12磷酸酯盐。在理论上,牛油醇酰胺磷酸酯盐与C12磷酸酯盐的表面张力、润湿性相近,其起泡性也应该与C12磷酸酯盐相差不大,但实验结果并非如此。原因是在合成牛油醇酰胺磷酸酯盐过程中,存在具有抑泡与消泡功能的二甘酯、单甘酯等物质,因此其泡沫性与C16磷酸酯盐相差不大。(5) 在乳化性方面,牛油醇酰胺磷酸酯盐优于C16磷酸酯盐及C12磷酸酯盐。(6) 由于相对分子质量的增加,牛油醇酰胺磷酸酯盐与C16磷酸酯盐均具有良好的耐热性。 
4 结论:(1)牛油醇酰胺磷酸酯盐的抗静电性、表面张力、润湿性与C12磷酸酯盐相近;而耐热性明显好于后者,吸湿性则远小于C12磷酸酯盐,在干燥状态下呈固体。(2)牛油醇酰胺磷酸酯盐与其它磷酸酯盐相比,更适合用作化纤油剂的抗静电剂。用它作为抗静电组分配制的油剂具有很好的抗静电性,在高湿条件下粘度小,具有更好的气候适应性,适合目前化纤生产的高速化工艺要求。 
参考文献: 
[1] 唐永凡. 磷酸酯盐型表面活性剂[J].石油与天然气化工,1995,24(1):28. 
[2]刘燕军.葛启.徐进云.周存. 高碳醇C_18磷酸酯合成工艺的研究[J].天津工业大学学报,2002,4:51-53. 
[3] 徐国玢. 林景和.涤纶短纤纺丝油剂[J].合成纤维工业,1989,12(6):51-53. 
[4] 王文. 涤纶短纤油剂粘着性能研究[J].合成技术及应用,2003,6:22. 
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