CN105793406A - 不含ape的表面活性剂组合物及其在纺织应用中的用途 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于精练纺织材料的方法。所述方法包含使所述纺织材料与精练纺织材料接触，包含使所述纺织材料与包含式I烷基烷氧基硫酸盐、式II非离子烷基烷氧基化物和水的组合物接触。

Description

不含APE的表面活性剂组合物及其在纺织应用中的用途

技术领域

本发明涉及一种使用不含烷基酚乙氧基化物(APE)的表面活性剂组合物精练纺织材料的方法。表面活性剂组合物包括下文所述化学结构的烷基烷氧基硫酸盐。

背景技术

随着对于环境影响的意识逐渐增强，环保性的表面活性剂或表面活性剂组合物日益在不同应用(例如精练)中得到广泛使用。精练用于从纺织材料，例如织品、纱线或包含天然或人造纤维网状结构的任何其它编织材料去除例如胶质、矿物油、动物油以及植物油的蜡和油。精练通常在原材料上进行，如来自制造工厂的羊毛或人造纤维。举例而言，如棉织品的某些纺织材料在可被染色之前需要进行彻底地清洗。可将其它的市售表面活性剂组合物用于精练纺织材料，例如C₁₂醇乙氧基硫酸盐和仲烷基磺酸盐。然而，C₁₂醇乙氧基硫酸盐展现出不良的润湿性和高发泡性，并且仲烷基磺酸盐的某些水溶液在高pH下出现混浊而表明其溶解度低。因此，仍然需要环保性表面活性剂组合物，其与当前组合物相比，在碱性水溶液中展现出更好的发泡性和润湿性(精练通常在碱性条件下进行)并且因此展现更好的精练性能。

发明内容

一方面，本发明提供一种从纺织材料去除蜡或油的方法。所述方法包含使纺织材料与包含以下的组合物接触：

式I烷基烷氧基硫酸盐：

R¹O-(CH₂CH(R²)-O)_x-(CH₂CH₂O)_y-SO₃M(I)；

式II非离子烷基烷氧基化物：

R¹O-(CH₂CH(R²)-O)_x-(CH₂CH₂O)_y-H(II)；以及

水

其中R¹为直链或支链C₄-C₁₀烷基；

R²为CH₃或CH₃CH₂；

x为1到11的实数；

y为1到20的实数；并且

M为碱金属或NH₄，并且

其中式I和式II中的R¹、R²、x以及y可相同或不同。

组合物也可包含氢氧化钠和/或过氧化氢。按式I阴离子烷基烷氧基硫酸盐、式II非离子烷基烷氧基化物、水、氢氧化钠以及过氧化氢的总重量计，式I烷基烷氧基硫酸盐的量可为20到70重量％。式II非离子烷基烷氧基化物的量可为0.1到30重量％，水的量为25到75重量％，氢氧化钠的量可为0到5重量％，并且过氧化氢的量可为0到5重量％。

具体实施方式

如上文所论述，精练用于从纺织材料，例如织品、纱线或包含天然或人造纤维网状结构的任何其它编织材料去除例如胶质、矿物油、动物油以及植物油的蜡和油。在纺织加工中，精练用于对织品进行预处理。为了从纺织材料去除蜡和油，使用表面活性剂作为精练剂。为了获得良好的精练性能(即，有效地去除蜡和油)，表面活性剂组合物应具有相当的或更好的润湿/乳化/分散性能、表面张力、发泡性(泡沫高度和泡沫破裂)，以及例如仲烷基磺酸盐的市售表面活性剂在碱性溶液中的稳定性。这些特性使得表面活性剂可以渗透纺织材料而将蜡或油包围并且将其去除。

本发明表面活性剂组合物具有此类特性，其使其成为一种良好的润湿/乳化剂，并且由此成为一种良好的精练剂。在通过润湿/乳化进行精练的过程中，蜡或油可以被悬浮在水中，以使得其被去除。本发明表面活性剂组合物还为环保的。

本发明提供一种用于通过使纺织材料与表面活性剂组合物接触来精练此类纺织材料的方法。组合物可包含烷基烷氧基硫酸盐、非离子烷基烷氧基化物和水。组合物可进一步包含氢氧化钠和过氧化氢。过氧化氢可用于进行额外增白。

除非另外指明，否则数值范围(例如在“2到10”中)包括界定所述范围的数字(例如2和10)。

除非另外指明，否则比率、百分比、份等均按重量计。

如上文所指出，本发明提供一种使用包含式I烷基烷氧基硫酸盐的表面活性剂组合物来精练纺织材料的方法。所述表面活性剂组合物展现出数种适用的特性，包括良好的表面张力下降、低泡沫和快速泡沫破裂、快速润湿以及钙离子稳定性中的一或多种。这些有利特性使得表面活性剂组合物适用作针对纺织材料的精练剂。

本发明者已发现，烷基烷氧基硫酸盐表面活性剂与非离子烷基烷氧基化物表面活性剂组合时会在精练期间展现出协同效应。因此，烷基烷氧基硫酸盐表面活性剂与非离子烷基烷氧基化物表面活性剂组合会展现出比单独的烷基烷氧基硫酸盐表面活性剂更好的精练性能。

烷基烷氧基硫酸盐具有下式I：

R¹O-(CH₂CH(R²)-O)_x-(CH₂CH₂O)_y-SO₃M(I)

其中R¹为直链或支链C₄-C₁₀烷基；R²为CH₃或CH₃CH₂；x为1到11的实数；y为1到20的实数；并且M为碱金属或NH₄。

式I中的R¹可为直链或支链C₆-C₁₀烷基，或直链或支链C₈-C₁₀烷基，优选地为直链或支链C₈烷基。R¹为2-乙基己基(CH₃CH₂CH₂CH₂CH(CH₂CH₃)CH₂-)。R¹可为2-丙基庚基(CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH(CH₂CH₂CH₃)CH₂-)。

式I中的R²宜选自CH₃和CH₃CH₂。

式I中的x为4到6，优选地为5。

式I中的y为1到11或3到11，优选地为3。

式I中的M为钠、钾或铵。M优选地为钠或铵。

除式I烷基烷氧基硫酸盐以外，表面活性剂组合物还优选地包含式II非离子烷基烷氧基化物：

R¹O-(CH₂CH(R²)-O)_x-(CH₂CH₂O)_y-H(II)

其中R¹为直链或支链C₄-C₁₀烷基；R²为CH₃或CH₃CH₂；x为1到11的实数；并且y为1到20的实数。

式II中的R¹为直链或支链C₆-C₁₀烷基，或直链或支链C₈-C₁₀烷基。R¹宜选自2-乙基己基(CH₃CH₂CH₂CH₂CH(CH₂CH₃)CH₂-)或2-丙基庚基(CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH(CH₂CH₂CH₃)CH₂-)。

式II中的R²宜选自CH₃和CH₃CH₂。

式II中的x为4到6。

式II中的y为1到11或3到11。

当式II非离子烷基烷氧基化物存在于表面活性剂组合物中时，式I和式II中的基团R¹、R²、x以及y可相同或不同。式I和式II中的基团R¹、R²、x以及y可为相同的。

本发明表面活性剂组合物可包含式I烷基烷氧基硫酸盐和式II非离子烷基烷氧基化物，其中式I烷基烷氧基硫酸盐与式II非离子烷基烷氧基化物的重量比为99:1到10:90、95:5到50:50或90:10到70:30。

本发明表面活性剂组合物可进一步包含水。

本发明表面活性剂组合物可包含式I烷基烷氧基硫酸盐、式II非离子烷基烷氧基化物和水。按式I烷基烷氧基硫酸盐、式II非离子烷基烷氧基化物和水的总重量计，式I烷基烷氧基硫酸盐的量可为20到70重量％，优选地为30到60重量％；式II烷氧基化物的量可为0.1到30重量％，优选地为0.1重量％到10重量％；并且水的量可为25到75重量％，优选地为40到70％重量％。

本发明表面活性剂组合物可包含额外的添加剂，例如其它表面活性剂/乳化剂。本发明表面活性剂组合物可进一步包含式III非离子表面活性剂：R³O-(AO)_z-H(III)，其中R³为直链或支链C₆-C₂₄烷基，AO在每次出现时为亚乙基氧基、亚丙基氧基、亚丁基氧基或其无规或嵌段混合物，并且z为1到50。优选地，表面活性剂组合物不包括阳离子表面活性剂。

本发明表面活性剂组合物展现出与市售表面活性剂相似或比其更好的特性，例如良好的表面张力减小、低泡沫和快速泡沫破裂，以及快速润湿，并且其提供调配稳定性，包括良好的Ca²⁺稳定性。Ca²⁺稳定性可以理解为硬水中存在的二价电解质的容许度。

如上文所述的式II非离子烷基烷氧基化物可购自商业销售商或其可由所属领域的技术人员使用文献技术(参见例如美国专利公开案第2011/0098492号，其以引用的方式并入本文中)来制备。在典型程序中，适合的醇或脂肪酸用环氧烷化合物烷氧基化。烷氧基化方法可例如在酸性或碱性催化剂存在下进行或通过使用金属氰化物催化剂进行。碱性催化剂可包括例如钠或钾的氢氧化物或醇化物，包括NaOH、KOH、甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠和乙醇钾。按起始材料计，碱催化剂通常以0.05重量％至约5重量％、优选约0.1重量％至约1重量％的浓度来使用。

可例如在约10磅/平方英寸(6.9×10⁴帕斯卡)到约200磅/平方英寸(1.4×10⁶帕斯卡)，优选约60磅/平方英寸(4.1×10⁵帕斯卡)到约100磅/平方英寸(6.9×10⁵帕斯卡)的压力下的高压釜中添加环氧烷。烷氧基化的温度可在约30℃到约200℃，优选地约100℃到约160℃范围内。氧化物供给完成之后，通常使产物反应直到残留氧化物小于最终产物的约百万分之10(ppm)为止。在将反应器冷却到约20℃到130℃的适当温度范围内之后，残余催化剂可保持不中和，或用有机酸(如乙酸、丙酸或柠檬酸)中和。或者，产物可用例如磷酸的无机酸或二氧化碳中和。还可以使用离子交换或吸附介质(如硅藻土)去除残余催化剂。

式I烷基烷氧基硫酸盐可通过将式II非离子烷基烷氧基化物硫酸化来制备。举例而言，借助于三氧化硫的硫酸化方法是一种所属领域的技术人员所熟知的硫酸化方法。通常，预热过的非离子烷基烷氧基化物(40℃)可首先与经空气稀释的三氧化硫在连续薄膜反应器中接触，产生快速和放热的反应。粗硫酸酯酸可在约55℃下得到收集。利用NaOH或NH₄OH将硫酸酯酸转化成硫酸盐的迅速中和对于避免深色形成并且减少杂质形成为有利的。精确控制SO₃与非离子烷基烷氧基化物的摩尔比为优选的，以便产生高品质烷基烷氧基硫酸盐。

实例

实例中所用材料包括以下各者：

“烷基烷氧基硫酸盐”意指2-乙基己基-O-(CH₂CH(CH₃)-O)_5.5-(CH₂CH₂O)₃-SO₃Na。

“非离子烷基烷氧基化物”意指2-乙基己基-O-(CH₂CH(CH₃)-O)_5.5-(CH₂CH₂O)₃-H。

1.表面活性剂特性的比较

为评估本发明中所用组合物的精练性能，通过市售表面活性剂、C₁₂醇乙氧基硫酸盐和C_10-14仲烷基磺酸盐进行比较研究。

表1.

烷基烷氧基硫酸盐、

C₁₂醇乙氧基硫酸盐和C_10-14仲烷基磺酸盐的表面活性剂特性

如表1中所示，烷基烷氧基硫酸盐具有比C₁₂醇乙氧基硫酸盐和C_10-14仲烷基磺酸盐好的表面活性剂特性。举例而言，其具有比C₁₂醇乙氧基硫酸盐低的表面张力和比C_10-14仲烷基磺酸盐好的耐Ca²⁺性。此外，与C_10-14仲烷基磺酸盐相比，溶液在较高碱性浓度下仍为澄清的(即，可溶的)。其还具有低发泡性和快速的泡沫破裂性，而比较表面活性剂几乎没有泡沫破裂性。

2.碱性溶液中润湿性能的评估

根据德拉夫斯润湿测试(Draveswettingtest)在碱性水溶液中进行烷基烷氧基硫酸盐、C₁₂醇乙氧基硫酸盐和C_10-14仲烷基磺酸盐(均掺有非离子烷基烷氧基化物)的润湿性能的比较评估。

碱性溶液中的德拉夫斯润湿测试

1.以2wt％、5wt％以及8wt％浓度制备1升NaOH水溶液，随后将表面活性剂以0.1wt％活性剂含量添加到NaOH水溶液中。

2.将具有均匀圆形大小(直径25mm)的市售帆布(纺织材料)放置在表面活性剂水溶液中。

3.记录下润湿时间和渗透时间。

将测试重复进行12次(以便除掉最大值和最小值数据)，并且计算出平均润湿时间。润湿性能的比较结果展示在表2中。

表2.

掺有非离子烷基烷氧基化物的烷基烷氧基硫酸盐、C₁₂醇乙氧基硫酸盐、和C_10-14仲烷基磺酸盐的比较润湿性能

*活性[C]＝0.1wt％的表面活性剂水溶液。

如表2中所示，在NaOH的浓度增加到8wt％后，当与10％非离子烷基烷氧基化物掺合时，烷基烷氧基硫酸盐显示出与C_10-14仲烷基磺酸盐相似的润湿性能。

3.精练性能的评估

对表3中配方的精练性能进行评估。

精练测试方法

1.精练配方：H₂O₂、NaOH、表面活性剂。

2.精练条件：98-100℃，40分钟。

3.用水(90℃/60℃/40℃/室温)进行精练后冲洗。

4.干燥：120℃，2分钟，随后，进行机器设定。

5.在精练前后需要对布料进行白度测试。

6.布料：针织物。

7.布料大小：长度(20-30cm)；宽度(～5cm)。

毛细管效应测量

将清洗过的布料按20-30cm范围内的长度和约5cm宽度的大小分为3片；将布片悬挂浸没在去离子水中1cm深。5分钟之后，记录下润湿高度。精练配方(以克为单位)展示在表3中，并且精练结果展示在表4中。

表3.精练配方

*非活性剂部分为水。

表4.精练前后的性能结果

表5.润湿性能

如表4中所示，在非离子烷基烷氧基化物的存在下，烷基烷氧基硫酸盐的白度得到改良。添加非离子烷基烷氧基化物之后，两种比较表面活性剂的白度值仍然相同。

对于表5中所示的毛细管效应，添加10-20wt％非离子烷基烷氧基化物之后，烷基烷氧基硫酸盐和C₁₂醇乙氧基硫酸盐的毛细管效应性能显示得到改良。在非离子烷基烷氧基化物的存在下，C_10-14仲烷基磺酸盐的毛细管效应并未得到增加。因此，在非离子烷基烷氧基化物的存在下以及伴随碱性浓度(NaOH)的增加，烷基烷氧基硫酸盐的润湿性能得到改良。

在精练性能评估中，伴有非离子烷基烷氧基化物的掺合物有助于在白度改良方面实现烷基烷氧基硫酸盐与C_10-14仲烷基磺酸盐相似的性能以及比C₁₂醇乙氧基硫酸盐好的性能；同时，当将非离子烷基烷氧基化物添加到C_10-14仲烷基磺酸盐中时，未观测到协同效应。

可在本发明的精神和范畴内对本发明的以上描述进行修改。本申请案因此意图涵盖使用本文中所披露的一般原理的本发明的任何变化、使用或改编。此外，本申请案意图涵盖如本发明涉及的领域中的已知或惯用实践并且属于所附权利要求书的限制内所出现的本发明的此类偏离。此外，如果物理上为可能的，那么预见所有变量范围可与所有任何其它变量范围进行组合。

Claims (11)

1.一种从纺织材料去除蜡或油的方法，所述方法包含使所述纺织材料与包含以下的组合物接触：

式I烷基烷氧基硫酸盐：

R¹O-(CH₂CH(R²)-O)_x-(CH₂CH₂O)_y-SO₃M(I)；

式II非离子烷基烷氧基化物：

R¹O-(CH₂CH(R²)-O)_x-(CH₂CH₂O)_y-H(II)；以及

水

其中R¹为直链或支链C₄-C₁₀烷基；

R²为CH₃或CH₃CH₂；

x为1到11的实数；

y为1到20的实数；并且

M为碱金属或NH₄，并且

其中式I和式II中的R¹、R²、x以及y可相同或不同。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述组合物进一步包含氢氧化钠。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述组合物进一步包含过氧化氢。

4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的方法，其中按所述式I烷基烷氧基硫酸盐、所述式II非离子烷基烷氧基化物、所述水、所述氢氧化钠以及所述过氧化氢的总重量计，所述式I阴离子烷氧基化物的量为20到70重量％，所述式II非离子烷基烷氧基化物的量为0.1到30重量％，所述水的量为25到75重量％，所述氢氧化钠的量为0到5重量％，并且所述过氧化氢的量为0到5重量％。

5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的方法，其中式I和式II中的R¹独立地为直链或支链C₆-C₁₀烷基。

6.根据权利要求1到5中任一权利要求所述的方法，其中式I中的R¹为直链或支链C₈烷基。

7.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的方法，其中式I和式II中的R¹独立地为2-乙基己基或2-丙基庚基。

8.根据权利要求1到7中任一权利要求所述的方法，其中式I和式II中的y独立地为1到11。

9.根据权利要求1到8中任一权利要求所述的方法，其中式I和式II中的x独立地为4到6。

10.根据权利要求1到9中任一权利要求所述的方法，其中式I中的x为5。

11.根据权利要求1到10中任一权利要求所述的方法，其中式I中的y为3。