二元醇联结的Gemini脂肪醇磷酸酯制备及加脂性能

• 作 者: 乔换灵
• 出 处: 陕西科技大学
• 发表日期: 2019年01期
• 关键词: 表面活性剂 Gemini脂肪醇磷酸酯 皮革 加脂剂

Gemini表面活性剂是一种性能独特的新型化工助剂,作为功能性皮革化学品的一个特性组分已被广泛用于制革的各个工序,其中长碳链磷酸酯类表面活性剂因有“结合型加脂剂”的功效一直是加脂剂开发研究的热点之一。本文采用三氯氧磷法合成了系列磷酸酯型Gemini表面活性剂,探讨了合成条件及其产物的基本性能,分析了连接基链和脂肪醇疏水尾链的长度变化对系列Gemini脂肪醇磷酸酯表面活性剂性能的影响规律;将系列产物作为加脂剂用于蓝湿革加脂,探究了系列产物结构变化对加脂坯革纤维的作用及表观性能变化的规律,为Gemini脂肪醇磷酸酯加脂剂产品的开发与应用提供理论依据。采用不同二元脂肪醇（乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,10-癸二醇）和一元脂肪醇（正辛醇、正癸醇、十二醇、十六醇）为主要原料,以POCl₃为磷酸化试剂,分别制备了四个系列的Gemini脂肪醇磷酸酯表面活性剂（简称为8-m-8,10-m-10,12-m-12,16-m-16,其中m=2、4、6、10）。系列产物较佳的合成条件为:通氮气条件下,二元醇酯化反应温度为2℃,时间为8h;脂肪醇酯化反应温度为30℃,反应时间为3h;水解中和后的产物用无水乙醇重结晶进行提纯,用红外光谱FT-IR和核磁共振氢谱¹H-NMR表征产物结构,表明了目标分子设计结构与合成产物结构的一致性。通过对系列Gemini脂肪醇磷酸酯表面活性剂的分散液粒径、表面张力、乳液稳定性、乳化力及泡沫性等性能与其结构的关系进行分析,结果表明:由于双磷酸离子头基间的静电斥力作用,在四个系列产物中,连接基为—（CH₂）₂—的各类Gemini的表面活性剂乳液粒径最小,表面张力最低,乳化力最好,泡沫细腻丰富稳定性持久,其中8-2-8产物表面活性较好,表面张力为22.7 mN/m,分散液粒径为1.27 nm;在每个系列产物中,随着连接基链的增长,表面活性剂分散液粒径逐渐增大,乳化性逐渐增强,泡沫体积逐渐增大稳定性下降;在表面张力变化规律中,8-m-8,10-m-10和12-m-12系列产物的表面张力随连接基增长先增大后降低,16-m-16系列产物却呈逐渐下降的趋势,但是系列产物的表面张力均低于单十六醇磷酸酯表面活性剂P-16;在连接基相同时,随着脂肪醇疏水尾链增长,系列产物的粒径逐渐增大,表面张力逐渐增大,泡沫逐渐不稳定,其中16-m-16几乎无泡沫。将系列Gemini脂肪醇磷酸酯表面活性剂作为加脂剂用于绵羊蓝湿革常规加脂,探究了其结构变化与坯革加脂性能的相关性。随着连接基/脂肪醇疏水尾链的增长,相应加脂坯革的拉伸强度逐渐增大,柔软度相应提高,抗静电性下降;疏水尾链相同时,随着连接基链的增长,整体上系列加脂坯革的撕裂强度增大,透水汽性（卫生性能）变化不大;连接基相同时,随着疏水尾链的增长,拉伸强度整体上增大,撕裂强度逐渐增强,柔软度明显增加,疏水性增强。其中12-m-12和16-m-16两个系列产品的加脂综合效果较好,用量由5%增大为12%时,柔软度增大,拉伸强度增大,疏水性也增强;当用量超过12%时,柔软度、拉伸强度和疏水性能增加不大,故其用量在12%时整体加脂综合效果较佳,同时通过XPS检测佐证了其两个系列产物对坯革具有良好疏水性的原因。