CN104611923A - 一种磷酸酯丝光渗透剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磷酸酯丝光渗透剂及其制备方法，属于纺织助剂技术领域。其原料中包括有按照重量份计的如下组分：脂肪醇5份、脂肪醇聚氧乙烯醚1～4.5份、磷酸化试剂1～1.5份、有机酸酐1～2份。本发明采用反应相对温和，反应速度易于控制的五氧化二磷、有机酸酐与脂肪醇、脂肪醇聚氧乙烯醚类物质进行反应，得到低泡、渗透性好，无刺激性气味的丝光渗透剂。

Description

一种磷酸酯丝光渗透剂及其制备方法

技术领域

    本发明涉及一种磷酸酯丝光渗透剂及其制备方法，属于纺织助剂技术领域。

背景技术

渗透剂是一类能使液体迅速而均匀渗透到某种固体物质内部的表面活性剂。在纺织印染生产中，渗透剂的用途十分广泛，如退浆、精练、漂白、染料的润湿等工艺。丝光是织物染整前处理中重要环节，丝光处理液的碱浓度一般高于180g/L，在丝光过程中，一方面由于碱液浓度较高，在低温下呈粘稠状，不利于碱液能快速进入织物纤维内部，另一方面由于棉纤维的剧烈收缩，导致碱液的渗透性更差，因而只能达到表面丝光的效果。因此需要一种渗透剂能够降低碱液粘度，增强碱液迅速而均匀的渗透到纤维内部的能力。

普通渗透剂由于受浊点及起泡性大的影响，很难应用到丝光工艺中。不仅如此作为丝光渗透剂，在强碱溶液中要稳定，且不影响强碱溶液的回收利用。传统丝光渗透剂一般使用甲酚、环乙醇及脂肪醇等化合物，由于这些化合物分子较小，蒸汽压较高，当用过的丝光淡碱用于高温煮练时易挥发出有害气体。金鲁化工用异辛醇硫酸酯用作丝光渗透剂，由于作为其生产原料的氯磺酸，浓硫酸等酯化剂均用铁质包装贮存，故产品中不可避免地带入铁离子，而铁离子对氧漂过程中的双氧水有催化分解作用，因此，对淡碱在练漂工序的使用带来不利的影响。目前对磷酸酯的研究较多，但是副产物无机磷酸的生成不仅对管道腐蚀，而且由于成产过程中此物质的挥发对工人的身体造成伤害。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于：丝光步骤中采用的磷酸酯渗透剂在制备过程中易产生磷酸，对生产设备具有腐蚀作用，而且对环境产生影响；另外，磷酸酯渗透剂在使用的过程中，易出现沉淀，对该渗透剂进行了原料成分的调整，提出一种磷酸酯丝光渗透剂及其制备方法，采用反应相对温和，反应速度易于控制的磷酸化试剂、马来酸酐与脂肪醇、脂肪醇聚氧乙烯醚类物质进行反应，得到低泡、渗透性好，无刺激性气味的丝光渗透剂。

技术方案：

一种磷酸酯丝光渗透剂，其原料中包括有按照重量份计的如下组分：脂肪醇5份、脂肪醇聚氧乙烯醚1～4.5份、磷酸化试剂1～1.5份、有机酸酐1～2份。

所述的原料中还包括有水1～2份。

所述的脂肪醇选自异构十三醇、异构十醇、异构七醇、聚乙二醇或者聚丙二醇中一种或几种的混合物。

所述的脂肪醇聚氧乙烯醚选自异构十三醇醚、异构七醇醚或者异构十醇醚中的一种或几种的混合物。

所述的磷酸化试剂选自五氧化二磷、氧三氯化磷或者聚磷酸中的一种或几种的混合物。

所述的有机酸酐选自马来酸酐、乙酸酐、邻苯二甲酸酐中的一种或者几种的混合物。

上述的磷酸酯丝光渗透剂的制备方法，包括如下步骤：

第1步、将脂肪醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、磷酸化试剂和水进行酯化反应；

第2步、在第1步所得产物中加入有机酸酐，保温，继续反应酯化反应，得到酯化产物；

第3步、在第2步所得的酯化产物中加入水，进行水解反应，即得。

所述的第1步中，酯化反应的温度100～120℃。

所述的第1步中，酯化反应时间2～4h。

所述的第2步中，酯化反应时间2～4h。

所述的第3步中，水解反应时间2～4h。

所述的第1步中，水的用量是0.5～1份；所述的第3步中，水的用量是0.5～1份。

有益效果

    采用反应相对温和，反应速度易于控制的五氧化二磷、有机酸酐与脂肪醇、脂肪醇聚氧乙烯醚类物质进行反应，得到低泡、渗透性好，无刺激性气味的丝光渗透剂。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件(例如参考赵涛编著的《染整工艺与原理》，中国纺织出版社，2009)或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

以范围形式表达的值应当以灵活的方式理解为不仅包括明确列举出的作为范围限值的数值，而且还包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子区间，犹如每个数值和子区间被明确列举出。例如，“大约0.1%至约5%”的浓度范围应当理解为不仅包括明确列举出的约0.1%至约5%的浓度，还包括有所指范围内的单个浓度（如，1%、2%、3%和4%）和子区间（例如，0.1%至0.5%、1%至2.2%、3.3%至4.4%）。

本发明中所述的百分比在无特殊说明的情况下都是指质量百分比。

本发明采用的反应原料中，采用的磷酸化反应试剂可以是五氧化二磷、氧三氯化磷或者聚磷酸中的一种或几种的混合物，最优选采用五氧化二磷，其反应条件温度、反应速率可控。

脂肪醇的作用是与磷酸化反应试剂进行酯化反应，得到脂肪醇磷酸酯，脂肪醇优选自异构十三醇、异构十醇、异构七醇、聚乙二醇或者聚丙二醇中一种或几种的混合物。

脂肪醇聚氧乙烯醚的作用是与磷酸化反应试剂进行酯化反应，得到异构醇醚磷酸酯，脂肪醇聚氧乙烯醚优选自异构十三醇醚、异构七醇醚或者异构十醇醚中的一种或几种的混合物。

一般情况下，五氧化二磷与脂肪醇或醇醚反应结束后，都要通过加入氢氧化钠或氢氧化钾溶液中和未反应的游离磷酸，但是在本发明的反应原料配比中，减少了五氧化二磷的用量，通过加入不足量的五氧化二磷反应后，再通过补加有机酸酐的方式，既与脂肪醇或醇醚进行了酯化反应，同时避免需要通过加入氢氧化钾或氢氧化钠溶液来中和多余游离磷酸。本方案解决了游离磷酸挥发对人体的伤害及对环境的污染。这里的有机酸酐可以选自马来酸酐、乙酸酐、邻苯二甲酸酐中的一种或者几种的混合物，特别优选马来酸酐；加入马来酸酐的另一个作用是其具有良好的分散力、金属离子螯合力和抗再沉积能力，能软化水质，防止浆料的二次污染；一般为了控制反应产物分子量，都是加入无机酸做酯化反应，此处加入少量有机酸，含有两个反应基团，产物分子量略大，但是占产物比例小。通过引入马来酸酐之后，使得丝光渗透剂具有低泡、渗透性好、无刺激性气味的特性。

本发明的丝光渗透剂的制备过程主要是首先将脂肪醇与脂肪醇聚氧乙烯醚中加入一定量的去离子水，升温至50～80℃，在搅拌均匀的状态下，加入磷酸化反应试剂，加热升温至100～120℃，保温，进行酯化反应2～4h，再向三口烧瓶中加入有机酸酐，继续保温，进行酯化反应2～4h，再加入去离子水，水解反应2-4h，待冷却充分后即得到目标丝光渗透剂产物。

本发明提供的丝光渗透剂在丝光处理过程的碱溶液中的用量可以是0.05～5%，或者是0.1～2%，或者是0.1～1%。碱溶液中的氢氧化钠的含量可以按常规用量，没有特别限制，例如可以是100～350g/L，可以是200～300g/L。

本发明的丝光渗透剂中还可以包含除了上述那些组分以外的组分，即，抗氧化剂，如酚类，胺，硫，磷或醌化合物；抗静电剂，如高级醇或高级醇醚的硫酸盐，磺酸盐，高级醇或高级醇醚的磷酸酯盐，季铵盐的阳离子表面活性剂，以及胺盐的阳离子表面活性剂；润滑剂，如高级醇的烷基酯，高级醇的醚，以及蜡、抗菌剂、防腐剂、防蚀剂、用于对织物进行染色的颜料或染料、增艳处理剂、成核剂、UV稳定剂、填料、耐久定形整理剂、柔软剂、固化促进剂、柔顺剂、手感改良剂、稠化剂、甲醛清除剂、拒水剂、吸水剂、润湿剂、拒油剂、防尘剂、除臭剂、阻燃剂、荧光增白剂、固色剂以及吸湿剂；只要加入的组分及其相互作用不影响到本发明的预期效果。

实施例1

称取混合脂肪醇（异构十三醇30g+聚乙二醇20g）。

称取脂肪醇聚氧乙烯醚异构十三醇醚(EO6)10g，脂肪醇聚氧乙烯醚为含有异构十三醇醚、异构十醇醚、其中一种或两种混合物。

将脂肪醇与脂肪醇聚氧乙烯醚置于三口烧瓶中，同时加入去离子水10g开始搅拌，升温至70℃，在搅拌均匀的状态下，加入五氧化二磷15g，接通冷凝器回流，加热升温至110℃，保温反应3h，再向三口烧瓶中加入马来酸酐15g继续保温3h，再加入去离子水10g，水解3h，待冷却充分后即得到目标丝光渗透剂产物。

实施例2

与实施例1区别在于原料不同：

混合脂肪醇组成：异构十醇20 g、聚丙二醇15 g；

脂肪醇聚氧乙烯醚：异构十三醇醚15 g；

五氧化二磷15 g；

马来酸酐15 g；

去离子水：第1次和第2次的加入量分别是10g和5g。

实施例3

与实施例1区别在于原料不同：

混合脂肪醇组成：异构十醇10 g

脂肪醇聚氧乙烯醚：异构十三醇醚15g、异构十醇醚30g；

五氧化二磷15 g；

马来酸酐10 g；

去离子水：第1次和第2次的加入量分别是7 g和3 g。

实施例4

与实施例1区别在于原料不同：

混合脂肪醇组成：异构七醇15g、聚丙二醇15g

脂肪醇聚氧乙烯醚：异构十三醇醚25g；

五氧化二磷15 g；

马来酸酐10 g；

去离子水：第1次和第2次的加入量分别是12 g和8 g。

对照例1

与实施例1的区别在于：未加入马来酸酐。

称取混合脂肪醇（异构十三醇30g+聚乙二醇20g）。

称取脂肪醇聚氧乙烯醚异构十三醇醚(EO6)10g，脂肪醇聚氧乙烯醚为含有异构十三醇醚、异构十醇醚、其中一种或两种混合物。

将脂肪醇与脂肪醇聚氧乙烯醚置于三口烧瓶中，同时加入去离子水10g开始搅拌，升温至70℃，在搅拌均匀的状态下，加入五氧化二磷15g，接通冷凝器回流，加热升温至110℃，保温反应3h，再加入去离子水10g，水解3h，待冷却充分后即得到目标丝光渗透剂产物。

对照例2

与实施例1的区别在于：加入的五氧化二磷为过量，在反应结束后用碱对过量的磷酸进行中和。

称取混合脂肪醇（异构十三醇30g+聚乙二醇20g）。

称取脂肪醇聚氧乙烯醚异构十三醇醚(EO6)10g，脂肪醇聚氧乙烯醚为含有异构十三醇醚、异构十醇醚、其中一种或两种混合物。

将脂肪醇与脂肪醇聚氧乙烯醚置于三口烧瓶中，同时加入去离子水10g开始搅拌，升温至70℃，在搅拌均匀的状态下，加入五氧化二磷25g，接通冷凝器回流，加热升温至110℃，保温反应3h，再加入去离子水10g，水解3h，加入10wt%的氢氧化钠溶液调节pH至中性左右，待冷却充分后即得到目标丝光渗透剂产物。

检测结果

一、耐碱渗透性测试

采用帆布沉降法测试耐碱渗透性能。具体操作方法为: 配置1 000 mL质量浓度为24-30℃ Bé的NaOH 溶液，并加入2g合成的丝光渗透剂，取直径为3 cm的圆形标准帆布( 18.2tex×18.2tex) 放入配置的NaOH 溶液中。20℃条件下，记录标准帆布的润湿时间，即投放标准帆布开始计时至帆布布面全部润湿为止的时间段，测3次，取平均值。标准帆布的润湿时间越短，表明合成磷酸酯样品的耐碱渗透性越好，反之，耐碱渗透性能越差。结果如表1所示，单位为秒。

表1 耐碱性能测试

从表中可以看出，本发明提供的丝光渗透剂对全棉面料具有较好的渗透作用，与对照例1相比，由于未加入马来酸酐，不能起到一定的分散作用，使渗透剂不能良好地渗入面料纤维中；对照例2中采用了传统的加入过量五氧化二磷，导致在制备过程中产生较多的磷酸，对环境不利，而且渗透剂的渗透性不好。

二、面料丝光效果测试：

钡值法是将丝光后的棉和未丝光的棉分别浸入氢氧化钡溶液中保持一定的时间，然后求出丝光试样与未丝光试样吸附氢氧化钡的比，所得数值即为钡值，钡值越大表示面料的丝光效果越好。

将全棉湿织物紧绷置于张力架上，并将织物浸于浓度为300g/L的浓烧碱溶液中，丝光助剂浓度为2g/L，浸轧丝光液，轧液率为110%，丝光后经热水冲洗、充分冷水洗至中性、晾干。织物按照试验条件进行丝光试验，试验结果见表2所示：

表2   全棉60s/200*98丝光钡值测试数据表

从表中可以看出，本发明提供的丝光渗透剂在应用于丝光过程中，具有提高丝光效果的作用。

三、起泡测试：

在1升的量筒中，加入200毫升往浓度为20%的氢氧化钠水溶液中加入了0.2%的渗透剂的溶液，采用内径为5毫米的玻璃管，以每分钟1.4升的速度吹入空气，吹入开始后15秒和180秒之后测定泡沫的高度（毫米）。结果列于表3。

表3 起泡测试

从表中可以看出，本发明的丝光渗透剂具有低泡的优点。

Claims (10)

1.一种磷酸酯丝光渗透剂，其特征在于，其原料中包括有按照重量份计的如下组分：脂肪醇5份、脂肪醇聚氧乙烯醚1～4.5份、磷酸化试剂1～1.5份、有机酸酐1～2份。

2.根据权利要求1所述的磷酸酯丝光渗透剂，其特征在于：所述的脂肪醇选自异构十三醇、异构十醇、异构七醇、聚乙二醇或者聚丙二醇中一种或几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的磷酸酯丝光渗透剂，其特征在于：所述的脂肪醇聚氧乙烯醚选自异构十三醇醚、异构七醇醚或者异构十醇醚中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的磷酸酯丝光渗透剂，其特征在于：所述的磷酸化试剂选自五氧化二磷、氧三氯化磷或者聚磷酸中的一种或几种的混合物。

5.根据权利要求1所述的磷酸酯丝光渗透剂，其特征在于：所述的有机酸酐选自马来酸酐、乙酸酐、邻苯二甲酸酐中的一种或者几种的混合物。

6.根据权利要求1所述的磷酸酯丝光渗透剂，其特征在于：所述的原料中还包括有水1～2份。

7.权利要求1～5任一项所述的磷酸酯丝光渗透剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：第1步、将脂肪醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、磷酸化试剂和水进行酯化反应；第2步、在第1步所得产物中加入有机酸酐，保温，继续反应酯化反应，得到酯化产物；第3步、在第2步所得的酯化产物中加入水，进行水解反应，即得。

8.根据权利要求7所述的磷酸酯丝光渗透剂的制备方法，其特征在于：所述的第1步中，酯化反应的温度100～120℃；酯化反应时间2～4h。

9.根据权利要求7所述的磷酸酯丝光渗透剂的制备方法，其特征在于：所述的第2步中，酯化反应时间2～4h；所述的第3步中，水解反应时间2～4h。

10.根据权利要求7所述的磷酸酯丝光渗透剂的制备方法，其特征在于：所述的第1步中，水的用量是0.5～1份；所述的第3步中，水的用量是0.5～1份。