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烷基醇醚羧酸鹽性能研究

2019/7/8 10:43:21點擊:
      烷基醇醚羧酸鹽(AEC)是一類性能優異的新型綠色表面活性劑,這類醚化羧酸鹽表面活性劑發展在國際上已漸趨成熟,烷基醇醚羧酸鹽(R(OCH2CH2)0CH2CO0Na)的基本性能可通過其與皂、醇醚(AEO)和醇醚硫酸鹽(AES )的結構特點比較進行推測分析其結構類似于肥皂但又不同于肥皂它不受溫度和硬水的影響,結構中嵌入的EO鏈使其具有非離子表面活性劑的特點但較乙氧基化醇(AE0 )更溫和,
      Aalbers等對AEC水溶液表觀電離度的研究表明.由于AEC膠束內部的中和作用使其膠束表面電荷很低幾乎不帶電從而使AEC的陰離子性弱而具有非離子特征,因此AEC可以與包括季銨鹽等陽離子表面活性劑在內的其他活性組分任意復配廣泛應用于日化領域,AEC分子中的醚鍵結構比AES的酯鍵更穩定具有更好的耐熱穩定性和優異的抗分解能力,因此可廣泛應用于工業領域“
      國內對AEC的特性認識不足對AEC的性能研究基于未經提純而含有相當數量的未反應完全的非離子表面活性劑AE0體系得到且一些基本物性數據都未給出,我們利用自制的烷基醇醚羧酸鹽(包括鹽型產品AEC和酸型產品AECA)對其基本物性和表面張力.臨界膠束濃度.克拉夫特點、耐硬水性.耐無機鹽耐堿性、鈣皂分散性.潤濕力、乳化力及復配性能進行了檢測研究并與相關產品作對照,所做物性和性能測試都是基于精制提純的樣品即試驗樣品經去鹽脫未反應產物和乙醇結晶,重結晶而得到,所得純樣有AEC3-24S、AEC7-24S、MEC13/70和AES.
1主要試驗樣品和儀器
      實驗用AEC及AECA樣品經提純后其純度不低于98 0%,試驗用主要樣品如表1所示,如不作說明所有測試數據均基于純樣所有測試樣品溶液含量以蒸餾水為溶劑組成的溶液質量計,

      主要測試儀器和設備有:WRS-1數字熔點儀.上海物理光學儀器廠:NDJ - 1 型旋轉式粘度計,上海天平儀器廠;PHS- 3C精密pH計上海雷磁儀器廠;Sigma 70表面張力儀荷蘭進口:羅氏泡沫儀.

2檢測試驗
      2.1  物性數據測試
      由WRS- 1數字熔點儀測定樣品熔點由NDJ- 1型旋轉式粘度計測定AECA粘度測試溫度為25‘CAECA的pH值測定條件為5%溶液測試溫度14 C; AECA膠團區域測定;配制系列化不同含量的AECA觀察其溶液隨溫度變化的情況記錄有凝膠和清亮液體出現的溫度,以溫度和含量作圖得膠團區域相圖,
      經結晶提純過的AEC類產品基本物性數據如表2所示,

      表3顯示了醇醚羧酸(AECA )與醇醚硫酸鈉(AES)的物性對照數據AECA 在含量90%左右時粘度較小是一非粘性液體,但其溶液存在一較大范圍的凝膠區域如圖1 所示,這一凝膠區域的存在對香波、洗手液這-類粘稠配方體系有指導作用,


2.2  性能檢測試驗
      2.2.1表面張力Y及臨界膠束濃度CMC的測定
  1%含量的試樣采用Sigma70表面張力儀,以Wilhelmy法測定表面張力Y,并自動作圖測出臨界膠束濃度CMC,其γ和CMC值如表4所示,

      顯然AEC類產品的表面張力和膠束濃度都較AES低顯示出很好的表面活性,
2.2.2  克拉夫特點的測定
      克拉夫特點為離子型表面活性劑在水中溶解度陡增的溫度將1%試樣溶液置于(冰、鹽)水浴上逐漸(降)升溫到溶液剛呈透明<混油)為止反復數次直到恒定,測試數據見表5,

      結果表明醇醚羧酸鹽AEC類產品的克拉夫特點都較低只有AEC3 - 24S 結晶樣的克拉夫特點較高這一現象主要與其組成有關由于原料醇醚AE03的乙氧基化度低水溶性差,而非結晶樣的克拉夫特點低是由于未被羧甲基化的少量原料在室溫下與AEC3-24S形成混合膠束被增溶在溶液中呈均相所以AEC類產品的溶解度很好,甚至在極低溫度下也有優良的溶解性,
2.2.3耐堿穩定性
      堿(NaOH分析純)含量為6%一12% ,AEC活性劑含量為4%,考察其溶液穩定性結果見表6,

      由表6可見AEC類表面活性劑能耐較高含量的堿,其優異的耐堿穩定性可應用于相關的工業處理,如紡織纖維的預處理等,
2.2.4耐硬耐電解質性能
      (1)將活性劑以5%的含量溶于硬度為500X10“的硬水中,室溫靜置30天觀察表面活性劑硬水溶液的透光度,
      AEC分子中的E0鏈和羧基連接賦予該類活性劑極佳的耐硬、耐電解質性能試驗檢測表
      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經離心沉降無沉淀出現
      (2)為考察AEC的耐電解質性能配制了多種無機鹽體系用含量1%的活性物進行試驗即將活性物溶于MgCh.NaCI、CaCb等電解質水溶液室溫靜置30天,離心沉降是否有新相(沉淀)出現見表7,結果表明AEC類活性劑在飽和的MgCl2 N CI、CaCl2水溶液中依然穩定,


2.2.5鈣皂分散能力( LSDR )測定
      在試驗條件下測定完全分散難溶性金屬皂所需分散劑的最低量,以油酸鈉在一定硬水(333X10“)中所需分散劑(表面活性劑)質量分數表示分散劑的分散指數LSDR,該值越低分散能力越強, AEC類活性劑的LSDR值如表8所示,

      由此可見. AEC類活性劑的ISDR值非常低尤其是AEC7- 24S和MEC13/70的LSDR為20可稱為鈣皂分散劑之最其應用領域非常廣,
2.2.6  泡沫性能測試
      利用羅氏泡沫儀測定試液的起泡力測試溫度為40 C.樣品含量為0 25%,水硬度為150X10-
      對AEC系列產品即鹽型產品AEC和酸型產品AECA的泡沫高度進行了測試并與AES、K12作比較,結果表明制備的AEC系列產品的發泡力很強AEC3- 24S.AEC7一24S.MEC13/70的起始泡沫高度達到150mm如表9所示

從表9可看出以下特點:
(1 )非離子醇醚經羧甲基化后發泡力大幅度提高:(2)酸型產品AEC7A- 24S亦具有相當好的發泡力而AEC 3A-24S的發泡力很差主要原因是它在水中的溶解性差(試驗用AEC3A- 24S 水溶液為半透明乳狀液); (3)與作為起泡劑的K12.AES 相比AEC的起泡力稍遜但AEC能與AES復配由于協同增效作用其起泡力和泡沫穩定性比任一組分好,2.2.7潤濕性能測試
      采用帆布沉降法活性物含量為0.1%,體系中不含無機鹽測試溫度為20 C,每個樣品試驗10次去掉最大值和最小值取8個數據的平均值為檢測結果,
      理想的潤濕性能可以使表面活性劑應用于紡織行業的許多領域如纖維預處理、堿煉.染浴等過程,AEC系列產品在不含無機鹽條件下的潤濕性能數據列于表10. 

      測試數據表明AB03經羧甲基化后潤濕性能顯著改善而AB07的檢測結果則相反,可發現隨著EO加合數的增加AEC的潤濕性能下降,
2.2.8  乳化性能測試
      20 "C 時將液體石蠟和0. 1%表面活性劑溶液各40mL在具塞量筒中上下充分振蕩5次靜置1 min再同樣振動5次靜置1 min, 重復5次立即用秒表記錄至水相分出10 mL液體時的時間作乳化力的相對比較乳化力越強則時間也越長,表面活性劑對液體石蠟乳化性能的檢測數據如表11所示,

      從數據可看出ABCA酸型產品的乳化性能優于對應的鹽型產品AES和K12與AEC類產品相比其對液體石蠟的乳化性能較差隨著EO加合數的增大其親水性增強對液體石蠟的乳化性能降低
2.2.9復配性能
      AEC膠束內的中和作用導致其陰離子性較弱,因而同時具備非離子表面活性劑的功能,因此。
它可以與包括陽離子表面活性劑在內的各類活性劑組分復配使用這是AEC區別于其他陰離子表面活性劑的特性之一,
      試驗選擇了兩性磺基甜菜堿DSB/ ASB. AES.烷酰胺、皂液及一些陽離子表面活性劑進行配伍試驗所選陽離子表面活性劑包括氯代十六烷基吡啶、海明、十二烷基二甲基芐基氯化銨(1227)和雙十八烷基二甲基氯化銨(D1281)在60天考察期內AEC能與測試的任何--種水溶性表面活性劑以任意的比例復配形成穩定透明的復合水溶液體系.為此我們還配制并測試了液體洗手液樣品的泡沫高變和穩定性,
      測試的洗手液配方(商品樣)如表12所示,

      配方I一II的泡沫高度見表13. 從表中數據可看出AEC與AES復配后.由于協同增效作用泡沫性能得以提高和穩定而且在與鉀皂配伍后泡沫高度5 min后不減少反而增加表明AEC與鉀皂的配伍性要比AES與鉀皂的配伍性好,這一優異性能可使AEC廣泛應用于皂基香波/洗手液沐浴液.冼面奶、液體皂等產品中,


2.2.10其他
      AEC類產品對氧化劑也比較穩定,醇醚(AE0)經羧甲基化后其去污效果明顯改善相關研究表明AEC的去污效果優于標準粉和AB)型非離子原料,經兔眼刺激試驗和人體皮膚涂敷試驗證明了AE系列產品的溫和性,相關文獻有類似評論;醚化羧酸鹽類表面活性劑分子是由C.H,O組成不含雜原子易生物降解對環境沒有潛在危害使用安全性高,
3結論
      (1)AEC類產品性能優異獨特,兼有溫和性且使用安全特別適合于高品質和多功能化妝品配方,
      (2)AEC的特殊結構(醚鍵結構和端羧基)使其具有極佳的耐酸.堿氧化劑、電解質和耐溫穩定性再結合它們的性能特點,如抗硬水(用作螯合劑.鈣皂分散劑)抗灰變洗滌效果好,而且能與各種表面活性劑(包括陽離子品種)復配以及乳化、增溶.潤濕無刺激性和易生物降解可以預見AEC類產品市場潛力巨大會在許多工業領域作為特種助劑和/或主活性劑得到廣泛應用,










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