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烷基醇醚羧酸盐性能研究

2019-7-8 10:43:21点击:
      烷基醇醚羧酸盐(AEC)是一类性能优异的新型绿色表面活性剂,这类醚化羧酸盐表面活性剂发展在国际上已渐趋成熟,烷基醇醚羧酸盐(R(OCH2CH2)0CH2CO0Na)的基本性能可通过其与皂、醇醚(AEO)和醇醚硫酸盐(AES )的结构特点比较进行推测分析其结构类似于肥皂但又不同于肥皂它不受温度和硬水的影响,结构中嵌入的EO链使其具有非离子表面活性剂的特点但较乙氧基化醇(AE0 )更温和,
      Aalbers等对AEC水溶液表观电离度的研究表明.由于AEC胶束内部的中和作用使其胶束表面电荷很低几乎不带电从而使AEC的阴离子性弱而具有非离子特征,因此AEC可以与包括季铵盐等阳离子表面活性剂在内的其他活性组分任意复配广泛应用于日化领域,AEC分子中的醚键结构比AES的酯键更稳定具有更好的耐热稳定性和优异的抗分解能力,因此可广泛应用于工业领域“
      国内对AEC的特性认识不足对AEC的性能研究基于未经提纯而含有相当数量的未反应完全的非离子表面活性剂AE0体系得到且一些基本物性数据都未给出,我们利用自制的烷基醇醚羧酸盐(包括盐型产品AEC和酸型产品AECA)对其基本物性和表面张力.临界胶束浓度.克拉夫特点、耐硬水性.耐无机盐耐碱性、钙皂分散性.润湿力、乳化力及复配性能进行了检测研究并与相关产品作对照,所做物性和性能测试都是基于精制提纯的样品即试验样品经去盐脱未反应产物和乙醇结晶,重结晶而得到,所得纯样有AEC3-24S、AEC7-24S、MEC13/70和AES.
1主要试验样品和仪器
      实验用AEC及AECA样品经提纯后其纯度不低于98 0%,试验用主要样品如表1所示,如不作说明所有测试数据均基于纯样所有测试样品溶液含量以蒸馏水为溶剂组成的溶液质量计,

      主要测试仪器和设备有:WRS-1数字熔点仪.上海物理光学仪器厂:NDJ - 1 型旋转式粘度计,上海天平仪器厂;PHS- 3C精密pH计上海雷磁仪器厂;Sigma 70表面张力仪荷兰进口:罗氏泡沫仪.

2检测试验
      2.1  物性数据测试
      由WRS- 1数字熔点仪测定样品熔点由NDJ- 1型旋转式粘度计测定AECA粘度测试温度为25‘CAECA的pH值测定条件为5%溶液测试温度14 C; AECA胶团区域测定;配制系列化不同含量的AECA观察其溶液随温度变化的情况记录有凝胶和清亮液体出现的温度,以温度和含量作图得胶团区域相图,
      经结晶提纯过的AEC类产品基本物性数据如表2所示,

      表3显示了醇醚羧酸(AECA )与醇醚硫酸钠(AES)的物性对照数据AECA 在含量90%左右时粘度较小是一非粘性液体,但其溶液存在一较大范围的凝胶区域如图1 所示,这一凝胶区域的存在对香波、洗手液这-类粘稠配方体系有指导作用,


2.2  性能检测试验
      2.2.1表面张力Y及临界胶束浓度CMC的测定
  1%含量的试样采用Sigma70表面张力仪,以Wilhelmy法测定表面张力Y,并自动作图测出临界胶束浓度CMC,其γ和CMC值如表4所示,

      显然AEC类产品的表面张力和胶束浓度都较AES低显示出很好的表面活性,
2.2.2  克拉夫特点的测定
      克拉夫特点为离子型表面活性剂在水中溶解度陡增的温度将1%试样溶液置于(冰、盐)水浴上逐渐(降)升温到溶液刚呈透明<混油)为止反复数次直到恒定,测试数据见表5,

      结果表明醇醚羧酸盐AEC类产品的克拉夫特点都较低只有AEC3 - 24S 结晶样的克拉夫特点较高这一现象主要与其组成有关由于原料醇醚AE03的乙氧基化度低水溶性差,而非结晶样的克拉夫特点低是由于未被羧甲基化的少量原料在室温下与AEC3-24S形成混合胶束被增溶在溶液中呈均相所以AEC类产品的溶解度很好,甚至在极低温度下也有优良的溶解性,
2.2.3耐碱稳定性
      碱(NaOH分析纯)含量为6%一12% ,AEC活性剂含量为4%,考察其溶液稳定性结果见表6,

      由表6可见AEC类表面活性剂能耐较高含量的碱,其优异的耐碱稳定性可应用于相关的工业处理,如纺织纤维的预处理等,
2.2.4耐硬耐电解质性能
      (1)将活性剂以5%的含量溶于硬度为500X10“的硬水中,室温静置30天观察表面活性剂硬水溶液的透光度,
      AEC分子中的E0链和羧基连接赋予该类活性剂极佳的耐硬、耐电解质性能试验检测表
      明AEC3- 24S、AEC7一24S. MEC13/70在500X10“的硬水中均能形成透明清亮的溶液溶液经离心沉降无沉淀出现
      (2)为考察AEC的耐电解质性能配制了多种无机盐体系用含量1%的活性物进行试验即将活性物溶于MgCh.NaCI、CaCb等电解质水溶液室温静置30天,离心沉降是否有新相(沉淀)出现见表7,结果表明AEC类活性剂在饱和的MgCl2 N CI、CaCl2水溶液中依然稳定,


2.2.5钙皂分散能力( LSDR )测定
      在试验条件下测定完全分散难溶性金属皂所需分散剂的最低量,以油酸钠在一定硬水(333X10“)中所需分散剂(表面活性剂)质量分数表示分散剂的分散指数LSDR,该值越低分散能力越强, AEC类活性剂的LSDR值如表8所示,

      由此可见. AEC类活性剂的ISDR值非常低尤其是AEC7- 24S和MEC13/70的LSDR为20可称为钙皂分散剂之最其应用领域非常广,
2.2.6  泡沫性能测试
      利用罗氏泡沫仪测定试液的起泡力测试温度为40 C.样品含量为0 25%,水硬度为150X10-
      对AEC系列产品即盐型产品AEC和酸型产品AECA的泡沫高度进行了测试并与AES、K12作比较,结果表明制备的AEC系列产品的发泡力很强AEC3- 24S.AEC7一24S.MEC13/70的起始泡沫高度达到150mm如表9所示

从表9可看出以下特点:
(1 )非离子醇醚经羧甲基化后发泡力大幅度提高:(2)酸型产品AEC7A- 24S亦具有相当好的发泡力而AEC 3A-24S的发泡力很差主要原因是它在水中的溶解性差(试验用AEC3A- 24S 水溶液为半透明乳状液); (3)与作为起泡剂的K12.AES 相比AEC的起泡力稍逊但AEC能与AES复配由于协同增效作用其起泡力和泡沫稳定性比任一组分好,2.2.7润湿性能测试
      采用帆布沉降法活性物含量为0.1%,体系中不含无机盐测试温度为20 C,每个样品试验10次去掉最大值和最小值取8个数据的平均值为检测结果,
      理想的润湿性能可以使表面活性剂应用于纺织行业的许多领域如纤维预处理、碱炼.染浴等过程,AEC系列产品在不含无机盐条件下的润湿性能数据列于表10. 

      测试数据表明AB03经羧甲基化后润湿性能显著改善而AB07的检测结果则相反,可发现随着EO加合数的增加AEC的润湿性能下降,
2.2.8  乳化性能测试
      20 "C 时将液体石蜡和0. 1%表面活性剂溶液各40mL在具塞量筒中上下充分振荡5次静置1 min再同样振动5次静置1 min, 重复5次立即用秒表记录至水相分出10 mL液体时的时间作乳化力的相对比较乳化力越强则时间也越长,表面活性剂对液体石蜡乳化性能的检测数据如表11所示,

      从数据可看出ABCA酸型产品的乳化性能优于对应的盐型产品AES和K12与AEC类产品相比其对液体石蜡的乳化性能较差随着EO加合数的增大其亲水性增强对液体石蜡的乳化性能降低
2.2.9复配性能
      AEC胶束内的中和作用导致其阴离子性较弱,因而同时具备非离子表面活性剂的功能,因此。
它可以与包括阳离子表面活性剂在内的各类活性剂组分复配使用这是AEC区别于其他阴离子表面活性剂的特性之一,
      试验选择了两性磺基甜菜碱DSB/ ASB. AES.烷酰胺、皂液及一些阳离子表面活性剂进行配伍试验所选阳离子表面活性剂包括氯代十六烷基吡啶、海明、十二烷基二甲基苄基氯化铵(1227)和双十八烷基二甲基氯化铵(D1281)在60天考察期内AEC能与测试的任何--种水溶性表面活性剂以任意的比例复配形成稳定透明的复合水溶液体系.为此我们还配制并测试了液体洗手液样品的泡沫高变和稳定性,
      测试的洗手液配方(商品样)如表12所示,

      配方I一II的泡沫高度见表13. 从表中数据可看出AEC与AES复配后.由于协同增效作用泡沫性能得以提高和稳定而且在与钾皂配伍后泡沫高度5 min后不减少反而增加表明AEC与钾皂的配伍性要比AES与钾皂的配伍性好,这一优异性能可使AEC广泛应用于皂基香波/洗手液沐浴液.冼面奶、液体皂等产品中,


2.2.10其他
      AEC类产品对氧化剂也比较稳定,醇醚(AE0)经羧甲基化后其去污效果明显改善相关研究表明AEC的去污效果优于标准粉和AB)型非离子原料,经兔眼刺激试验和人体皮肤涂敷试验证明了AE系列产品的温和性,相关文献有类似评论;醚化羧酸盐类表面活性剂分子是由C.H,O组成不含杂原子易生物降解对环境没有潜在危害使用安全性高,
3结论
      (1)AEC类产品性能优异独特,兼有温和性且使用安全特别适合于高品质和多功能化妆品配方,
      (2)AEC的特殊结构(醚键结构和端羧基)使其具有极佳的耐酸.碱氧化剂、电解质和耐温稳定性再结合它们的性能特点,如抗硬水(用作螯合剂.钙皂分散剂)抗灰变洗涤效果好,而且能与各种表面活性剂(包括阳离子品种)复配以及乳化、增溶.润湿无刺激性和易生物降解可以预见AEC类产品市场潜力巨大会在许多工业领域作为特种助剂和/或主活性剂得到广泛应用,