阳离子柔软剂的合成及抑制黄变的开发和应用

论文摘要

酯基季铵盐柔软剂作为阳离子柔软剂的一种，不但具有优良的柔软性能和较好的抗静电性，而且能够在环境中生物降解，长碳链的酯基在环境当中容易分解为脂肪酸和较小的阳离子代谢物，不会在环境中积累形成固体颗粒而污染环境，可完全替代传统的双十八烷基二甲基氯化铵柔软剂，是一种绿色环保型的柔软剂。此外，此类柔软剂易于配置成高浓度产品，节省了包装运输成本，从环保和经济价值角度考虑，此类柔软剂具有非常广泛的市场前景。但是此类柔软剂在对白色织物使用过程中存在一定的泛黄现象，使其在实际应用当中受到了一定的限制，因此，抑制此类柔软剂的泛黄问题具有重要的现实意义。本文采用硬脂酸和三乙醇胺为原料合成双长链酯胺，再通过季铵化反应合成酯基季铵盐型的阳离子柔软剂，通过对催化剂的筛选和正交试验研究并制定了酯胺的最佳合成工艺：反应物硬脂酸和三乙醇胺的摩尔比为1.8:1，催化剂对甲基苯磺酸钠的用量为总质量体系的0.15%，反应温度为180℃，反应时间为5小时。季铵化反应分别采用环氧氯丙烷、硫酸二甲酯、碳酸二甲酯作为季铵化试剂进行酯季铵盐的合成，从节能、减排、环保等方面作为出发点，综合考虑合成的酯基季铵盐的色泽、柔软性能及被处理织物的白度等指标，最终选取硫酸二甲酯作为季铵化试剂，合成具有优良柔软性能的酯基季铵盐柔软剂。对自制的酯基季铵盐柔软剂进行应用性能研究，优化出柔软剂的最佳用量为15g/l，柔软处理工艺为浸轧柔软整理剂（二浸二轧，轧余率为75%）→预烘（100℃，5min）→焙烘（150℃，2min），并将其与市售柔软剂FR-90进行了性能对比试验，得出经自制酯基季铵盐柔软剂处理的织物和市售柔软剂FR-90处理织物具有相当的柔软性能和抗静电性，但存在较为严重的泛黄现象。对自制的酯基季铵盐柔软剂进行抗黄变性能研究，将自制酯基季铵盐柔软剂与具有弱还原性基团的抗黄变助剂F、助剂TS、助剂S进行复配，并在复配体系中加入分散剂DL，进行抗黄变性能研究，根据复配后整理织物的白度优化出抗黄变助剂和分散剂的最佳用量，结果表明抗黄变助剂F和TS在与自制的酯基季铵盐柔软剂复配后具有明显的抑制黄变作用,能够有效减弱酯基季铵盐柔软剂整理后的泛黄问题，并未影响柔软剂本身的柔软性能，是很好的抗黄变助剂，优化出自制柔软剂与抗黄变剂F复配的最佳质量比为8:1，Dl用量为总质量体系的1%，与抗黄变剂TS复配的最佳质量比为6:1，Dl用量为总质量体系的1.5%，而抗黄变剂助S抗黄变性能不明显。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 纺织品柔软剂的分类
• 1.3 阳离子柔软剂的现状
• 1.3.1 阳离子柔软剂的分类
• 1.3.2 阳离子柔软剂性能的比较
• 1.4 酯基季铵盐柔软剂的现状
• 1.4.1 酯基季铵盐的概况
• 1.4.2 酯基季铵盐研究现状
• 1.4.3 季铵化试剂的选择
• 1.5 酯基季铵盐柔软剂的应用
• 1.5.1 酯基季铵盐柔软剂的性质
• 1.5.2 酯基季铵盐柔软剂的应用
• 1.6 酯基季铵盐柔软剂的市场前景
• 1.7 酯基季铵盐柔软剂存在的一些问题
• 1.8 本课题的意义
• 2 原理
• 2.1 棉纤维的结构及柔软性
• 2.2 阳离子柔软剂的合成
• 2.2.1 几中季铵盐类柔软剂的合成
• 2.2.2 酯基季铵盐柔软剂的合成
• 2.3 柔软的基本理论
• 2.3.1 柔软性与表面张力的关系
• 2.3.2 柔软剂与摩擦系数的关系
• 2.3.3 柔软性与纤维原纤化的关系
• 2.4 酯基季铵盐柔软剂的柔软机理
• 2.4.1 酯基季铵盐柔软剂的吸附作用
• 2.4.2 酯基季铵盐柔软性能与化学结构的关系
• 2.5 酯基季铵盐柔软剂的抗黄变机理
• 2.5.1 酯基季铵盐柔软剂与阴离子表面活性剂的复配
• 2.5.2 酯基季铵盐柔软剂与非离子表面活性剂的复配
• 3 实验部分
• 3.1 实验材料、化学品及仪器
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 实验用化学品
• 3.2 实验方法及工艺
• 3.2.1 酯胺的合成
• 3.2.2 酯基季铵盐的合成
• 3.2.3 柔软处理工艺
• 3.3 分析测试
• 3.3.1 酯化转化率的测定
• 3.3.2 单双三酯含量的测定
• 3.3.3 红外光谱分析
• 3.3.4 核磁共振氢谱分析
• 3.3.5 柔软性能测试
• 3.3.6 白度测试方法
• 3.3.7 扫描电镜分析
• 3.3.8 粘度的测定
• 3.3.9 抗静电的测试
• 4 结果与讨论
• 4.1 酯胺的合成
• 4.1.1 酯胺合成中催化剂的筛选
• 4.1.2 酯胺合成中反应条件的优化
• 4.1.3 酯胺的分析
• 4.2 酯基季铵盐的合成
• 4.2.1 环氧氯丙烷与酯胺的季铵化反应
• 4.2.2 碳酸二甲酯与酯胺的季铵化反应
• 4.2.3 硫酸二甲酯与酯胺的季铵化反应
• 4.2.4 酯基季铵盐的分析
• 4.3 酯基季铵盐柔软剂的应用性能研究
• 4.3.1 柔软剂用量的优化
• 4.3.2 轧液率的选择
• 4.3.3 焙烘温度的选择
• 4.3.4 焙烘时间的选择
• 4.3.5 自制柔软剂与市售 FR-90 柔软剂性能比较
• 4.3.6 柔软处理织物的扫面电镜图
• 4.3.7 抗静电性的检测
• 4.3.8 柔软剂粘度对柔软性能的影响
• 4.4 酯基季铵盐柔软剂的抗黄变性能研究
• 4.4.1 不同抗黄变剂的抗黄变性能
• 4.4.2 抗黄变剂 F 的抗黄变研究
• 4.4.3 抗黄变剂 TS 的抗黄变研究
• 4.4.4 抗黄变剂 S 的抗黄变研究
• 4.4.5 自制柔软剂（ZH）抗黄变效果与市售柔软剂 FR-90 的比较
• 5 结论
• 5.1 本课题主要结论
• 5.2 本课题不足及建议
• 参考文献
• 攻读学位期间发表文章
• 致谢