毕业论文（设计）匀染剂的研制.pdf

摘要本论文选择了一种应用性能较好的匀染剂样品阿白格B进行剖析，得到其 研究的主要组成，并对这些主要成分进行有机合成。结合前期工作和所查阅文 献资料，针对特定的酸性染料，添加相应的组份，组成一种复配型的匀染剂配 方。,首先，通过初步试验得知匀染剂的元素构成及离子类型，然后采用离子交 换法、硅胶柱色谱法对匀染剂进行分离分析，得知样品由非离子及两性表面活 性剂复配而成，通过称重法定量分析，得匀染剂的主要组分：A8.6%,B5.7%,C 3.2%,D 9.5%。其次，采用高压反应釜合成了 1810、1814、1819这3种不同E0数的十八 烷基胺聚氧乙烯酸。随着E0数的增加，聚酸的亲水性变好，浊点提高，表面张 力增大，渗透性变差。通过开环、季胺化、酯化中和反应，经红外表征，合成 了硫酸酯甜菜碱型两性表面活性剂。确定季胺化反应最佳条件为：反应温度为 1001C,反应时间为7h,此时季铉盐含量达到93.6%,表面张力值为29.93/叫 润湿时间为59.2 so最后，根据匀染剂样品剖析所得结果进行复配，研究了它的不同浓度对染 色性能的影响，发现匀染剂在染液中的浓度为0.1 g/L时，上染率最高；测试 了该匀染剂对染料固色率、染色牢度、上染率等染色性能的影响，发现匀染剂 的加入并没有降低染色性能；在上染曲线的研究中可以看出其对染料有促染作 用。因此以上染曲线为主要参考条件，研究了匀染剂各单组分对上染百分率曲 线的影响，得知D组分和BST2缓染作用明显。设计了五种匀染剂配方，通过 实验得知BS-12：1210为3:1时，样品最佳.关键词：匀染剂；柱色谱；红外；复配：上染曲线Abstrac tIn th is th e sis,Al be gal B with go o d appl ic atio n pe rfo rmanc e was anal ytize d to ge t its majo r c o mpo ne nts wh ic h we re synth e size d in furth e r.Co mpl ie d with th e pre vio us wo rk and pape r,a ne w l e ve l l ing age nt was fo rme d by adding th e c o rre spo nding c o mpo ne nts fo r ac id dye s.First,a pre l iminary te st was c o nduc te d fo r e l e me nts and th e io n type o f th e l e ve l ing age nt,th e n th e l e ve l ing age nt was se parate d into no n-io nic surfac tant and amph o te ric surfac tant by io n e x c h ange and sil ic a ge l c o l umn c h ro mato graph y.At l ast th e c h e mic al c o mpo sitio ns o f th e l e ve l l ing age nt we re de te rmine d satisfac to ril y by we igh t me th o d:A 8.6%B5.7%,C 3.2%,D 9.5%.Se c o ndl y,ste aryl amine e th o x yl ate s 1810、1814、1819 with diffe re nt numbe r o f EO we re synth e size d in th e h igh-pre ssure re ac to r.It was fo unde d th at h ydro ph il ic o f po l ye th e r was c h ange d fo r th e be tte r,th e pe rme abil ity was de c re ase d,th e c l o ud po int was impro ve d and th e surfac e te nsio n was inc re ase d with th e inc re ase in th e numbe r o f EO.Th e be taine amph o te ric surfac tant was synth e size d th ro ugh th e o pe n-l o o p,quate rnary ammo nium,and e ste rific atio n,c h arac te rize d by IR.Th e o ptimum aminatio n re ac tio n c o nditio ns we re:re ac tio n time was 7h,te mpe rature was 100*C,quate rnary ammo nium sal t c o nte nt was 93.6%at th is time,th e surfac e te nsio n was 29.9 mN/叫 th e we tting time was 59.2 s.Final l y,th e l e ve l l ing age nt was c o nfigure d base d o n th e sampl e mix ture anal ysis.Diffe re nt c o nc e ntratio ns o f its impac t o n th e dye ing pro pe rtie s was fo unde d:th e c o nc e ntratio n was 0.1 g/L,th e max imum dye uptake was ac h ie ve d.Furth e rmo re,th e dye fix ing rate,c o l o r fastne ss,dye ing pe rc e ntage o f th is l e ve l l ing age nt we re te ste d,it was fo unde d th at th e dye ing pro pe rtie s was no t re duc e d by th e additio n o f l e ve l ing age nt.In th e c urve o f th e dye it al so c an be se e n in its dye Have to pro mo te assimil atio n.Th e re fo re,th e dye ing c urve s o f singl e-c o mpo ne nt we re studie d,it was fo unde d th at D and BS-12 we re signific antl y re tarding e ffe c t Th e n five l e ve l ing age nt fo rmul a we re de signe d by th e e x pe rime nt,th e o ptimum sampl e was:BS-12:1210 was3:l.Key words:l e ve l ing agent;c o l umn c hro mato graphy;FTIR;c o mpl e x;dye ing c urve目录第一章绪论.11.1匀染剂简介.1LL1匀染剂的分类.1LL2匀染剂的作用机理.21.1.3 匀染剂的主要品种.41.1.4 匀染剂的发展方向.51.2 匀染剂的分离技术.61.2.1 萃取法.71.2.2 蒸馀法.71.2.3 离子交换法.81.2.4 色谱法.81.3 匀染剂的国内外发展现状.12L 4课题的主要内容和意义.131.4.1 课题的主要内容.131.4.2 课题意义.14第二章匀染剂的剖析.152.1 实验试剂及仪器.152.1.1 实验试剂.152.1.2 实验仪器.162.2 实验方法.162.2.1 初步试验.162.2.2 样品的分离分析.192.2.3 化合物结构鉴定.212.3 结果与讨论.212.3.1初步试验.212.3.2匀染剂的分离分析.242.3.3各组分的结构鉴定.282.4本章小结.36第三章匀染剂单组份的合成.373.1 实验试剂及仪器.373.1.1实验试剂.373.L2实验仪器.383.2 实验方法.383.2.1 聚酸的合成.383.2.2 聚醯的性能测试.383.2.3 聚氧乙烯基硫酸酯甜菜碱的合成.393.2.4 季胺盐含量的测定一溟酚蓝分相逆滴定法.403.3结果与讨论.413.3.1脂肪胺聚氧乙烯醯的合成与性能.413.3.2硫酸酯甜菜碱型两性表面活性剂的合成与性能.433.4本章小结.47第四章匀染剂的应用研究.494.1 实验材料及仪器.494.1.1实验材料.494.1.2实验仪器.504.2 实验方法.504.2.1 常规染色工艺.504.2.2 上染率的测定.5112.3固 色率的测定.514.2.4上染速率曲线的测定.524.2.5染色牢度的测定.524.3结果与讨论.524.3.1匀染剂1号的性能测试.524.3.2匀染剂各组分对染料上染曲线的影响.554.3.3配方的研制.564.4本章小结.57第五章结论.59参考文献.61硕士期间发表论文情况.65致谢.67n第一章绪论第一章绪论1.1 匀染剂简介随着社会经济的发展，人民生活水平的提高，人们对衣着的要求也不断提 升，这就要求纺织品的附加价值提高。纺织助剂对提高纺织品的附加价值至关 重要，它不仅可使纺织品功能化，而且可使其高档化、更具有时代感，但要具 有这些优点的前提是织物的染色要匀透，这就需要使用具有缓染或移染作用的 助剂即匀染剂来达到匀染效果13。目前，我国无论是产品性能还是制作工艺上 与国际水平相比都存在较大差距，开发性能突出、质量稳定、适用范围广的环 保型匀染剂成为当务之急。匀染剂的分类匀染剂大多数是水溶性的表面活性剂，具体分类有两种，如下所示：.根据匀染剂对染料扩散与聚集度的影响，主要分为两种类型：其一为亲 纤维性匀染剂，其二为亲染料性匀染剂。亲纤维性匀染剂亲纤维性匀染剂，它对染料的聚集度几乎没有影响。但对纤维的亲合力要大 于染料对纤维的亲合力。因此在染色过程中，此类匀染剂会与染料相互竞先夺取 纤维上的染座，从而减缓染料的吸附速率，达到匀染的目的。常用的亲纤维性 匀染剂包括用于天然纤维的阴离子型表面活性剂，如磺化油、高级醇硫酸 盐以及用于睛纶的阳离子表面活性剂，如季钱盐类。亲染料性匀染剂亲染料性匀染剂，它可以显著提高染料聚集度，对染料的亲合力大于染料对 纤维的亲合力。染料上染之前，匀染剂先与染料结合生成某种稳定的聚集体，从 而降低了染料的扩散速率，延缓了染色时间。随着染色温度的升高，再逐渐将染 料释放出来，从而减缓染料与纤维分子结合速率，获得匀染效果，因此这类匀染 剂不仅具有缓染作用，而且具有移染作用。常用的亲染料性匀染剂有聚乙二醇 型非离子型表面活性剂以及部分两性表面活性剂。根据染色中纤维类型分类，匀染剂还可以分为天然纤维用匀染剂、锦 纶用匀染剂、睛纶用匀染剂、涤纶用匀染剂及混纺织物用匀染剂等，具体介绍如 天津工业大学硕士学位论文下巴天然纤维用匀染剂：包括棉、毛、真丝用匀染剂。棉用匀染剂，使用的亲纤 维性匀染剂主要为阴离子表面活性剂（如磺化油和脂肪硫酸盐等）；亲染料性匀染 剂主要是非离子型的表面活性剂（如还原染料常用的匀染剂脂肪醇聚氧乙烯酸、烷基酚聚氧乙烯酸等）。毛用匀染剂，能降低染料吸收速度，促进染料的迁移，协调羊毛纤维对染料的亲和力，可用醇类环氧乙烷加成物、胺类聚氧乙烯加成物、变性乙二烯衍生物等非离子表面活性剂以及甜菜碱型两性表面活性剂作匀染剂。锦纶用匀染剂：锦纶纤维主要采用酸性染料、中性染料、分散染料等进行染 色，往往难于匀染，可用烷基聚乙二醇硫酸钠、脂肪酸与二乙醇胺缩合物、双亲 型两性表面活性剂以及聚乙饰毗咤等作为匀染剂。睛纶用匀染剂:廉纶主要用阳离子染料染色，通常使用的匀染剂有两种类型,一种是对染料有亲和力的阴离子型表面活性剂，一种是对纤维有亲和力的阳离子 型表面活性剂，后者使用较为普遍。常用产品有匀染剂1227、匀染剂DC、匀染 剂TAN等。涤纶用匀染剂：涤纶常用分散染料在高温高压条件下染色.常用非离子表面 活性剂和阴离子表面活性剂的复配物作匀染剂，原因是非离子表面活性剂对分散 染料的移染性好但分散性很差，易使染料粒子凝聚，而阴离子表面活性剂具有良 好的分散性，但移染性不佳，因此二者可互补使用，此即为高温匀染剂的第二代 产品。1.1.2 匀染剂的作用机理在纺织品的染色加工过程中，为了达到染色的均匀性，必须保证纤维具有 均匀的吸附性能、织物与染液之间应有良好的接触。前者可以通过充分的前处 理，去除纤维、织物表面的杂质来实现。后者可通过加入润湿剂，加大织物与 染液间的相对运动等来达到。而匀染剂的作用是通过以下两方面起到匀染作用 的：在染色一开始就通过延缓染料的吸附速率、减慢上染速率使纤维表面均 匀的吸附染料，提高染色均匀性。在出现染色不均匀现象时，通过移染作用进行纠正。匀染剂延缓染料的吸附速率和减慢上染速率的作用机理主要有两种形 式，一是匀染剂和染料对纤维表面上染座的竞争；二是染浴中匀染剂和染料之 间的相互作用网。（1）亲纤维性匀染作用亲纤维性匀染剂在化学结构上与染料有相似的性质，对纤维有亲和力，在2第一章绪论染色时与染料相互竞先夺取纤维上的染座，从而减缓染料的吸附速率，达到匀 染的目的。亲纤维性匀染作用常常发生在下列染色过程中：阴离子型的匀染剂在天然纤维、锦纶纤维上的染色过程。阳离子型的匀染剂在庸纶上的染色过程。下面以元明粉（s o4-）对羊毛染色的匀染作用为例加以解释：坨2W-COQ w H3N-WCOOHCOOH COOH?3；004、W+DS03-COOH7也 DS03-I+COOH在含有元明粉和酸性染料的酸性染浴中浸入羊毛纤维,则流动性很强的氢离 子首先被用基吸附在盐键上，生成带正电荷的位置，即染座。正电荷氨基吸附硫 酸根离子要先于染料阴离子，因为前者分子小，流动性大并且浓度较高，妨碍了 染料直接上染纤维上的染座。由于染料离子对羊毛的亲和力较硫酸根离子大得 多，因此，随着染色过程的进行，硫酸根离子逐渐被染料阴离子取代。由于元明 粉对染座的竞争，使羊毛纤维吸附燃料的速率减慢，则染料上色均匀。（2）亲染料性作用亲染性匀染剂对染料有亲和力，在染浴中能与染料分子形成某种稳定的聚 集体，随着染色过程的进行，再逐渐将染料释放出来，从而减缓染料与纤维分 子结合速率，获得匀染效果。聚氧乙烯型非离子表面活性剂，如平平加O,匀染剂0P等作为匀染剂时，属于亲染料型匀染剂。在一些染料的染浴中加入非离子表面活性剂，则染料与 非离子表面活性剂之间将发生相互作用，这已被许多试验所证实。染浴中染料 表面活性剂聚集体与染料分子（或离子）之间存在着平衡，单个染料分子的浓 度减少，使纤维吸附染料的速率减慢，有助于纤维均匀的吸附染料，达到匀染 的目的。随着染色的进行，染料表面活性剂聚集体逐渐释放出染料分子，继续 天津工业大学硕士学位论文上染纤维。对于非离子表面活性剂是如何与染料发生缔合作用的，不是十分清楚，Ste ve nso n均等人研究表明，表面活性剂与染料之间的相互作用随着染料疏水性 的增大而增大；疏水性大的染料受非离子表面活性剂的缓染作用较大，而疏水 性小的染料所受影响较小。一般认为，缔合作用发生于表面活性剂分子与染料 分子的疏水基之间，形成的聚集体是亲水性的。Rr-OvWWV+D-SOiNa-D-SO3Na由于亲染料型匀染剂对染料有亲和力，故在染色不均匀时，还能将织物上色泽 较深处的染料剥下来，再上到色泽较浅的地方，即具有移染作用。若这种亲和 力较大，则能将织物上的染料较多的地剥下来，起到剥色作用。另外，由于匀染剂与染料形成了聚集体，若用量太大，则在染色平衡时，仍 有较多的染料呈聚集体形式存在，而未能上染纤维，使平衡吸附较低，造成染料 的浪费。因此，在使用时应选择合适的用量。匀染剂与染料的结合方式有以下两种：匀染剂与染料以氢键相结合：R0CH2c H20CH2c H2-0 R0OCHjdfe rf bH.RCHo CH/-O CHo CHo O*而一 S。3H H-o=s=o匀染剂与染料以聚盐的形式相结合:CH2c HO*CH2c H2 O-+染料-1.1.3 匀染剂的主要品种(IX匀染剂DC：又称匀染剂1827,是十八烷基二甲基节基氯化筱，外观为 淡黄色粘稠膏状物，可溶于水，不耐碱，不但对阳离子染料染色有良好的匀染 4第一章绪论性，还赋予肺纶良好的柔软性和抗静电性，亦有杀菌的作用。(2)、匀染剂WE：是脂肪胺聚氧乙烯酸复配物，属非离子，弱阳离子型。外 观为浅棕色液体，能溶于水，其水溶液pH值为89,染色性能与Ho e c h sr公 司匀染剂Egano Lgc s相同，它在媒介染料、中性染料、弱酸性染料及金属络合 染料的染色中，都具有优良的匀染效果。(3)、匀染剂NFS：由脂肪胺聚氧乙烯酸组成，属于非离子、弱阳离子型，外 观为深棕色液体，可溶于水.pH值78,主要用作毛用活性染料、弱酸性染料、中性染料、媒介染料涂料、1:1金属2合染料染色时的匀染剂。(4)、匀染剂CN：匀染剂CN呈离子型,外观在常温下为黄色或橙色液体，60-C 以下为浆状物，易溶于水，pH值为45,不耐酸，不但对阳离子染料染色有 良好的匀染性，还赋予织物柔软的手感，不影响给色量。(5)、匀染剂TAN：匀染剂TAN为十二烷基二甲苯节基氯化筱，属于阳离子 型，外观为微黄色至浅黄色透明液体，pH值为7,不耐酸。本品有柔软、平滑、抗静电、消毒杀菌等作用。(6)、匀染剂A：匀染剂是由高碳脂肪胺与环氧乙烷反应，然后用卤代烷 季铁化，最后酯化得到的甜菜碱型两性表面活性剂，应用于山羊绒染色工艺中，可消除浅色品种染色疵点，匀染性好。(7)、低泡匀染剂：低泡匀染剂是硅氧烷聚酸与烷基聚氧乙烯酸复合物，属 于非离子型，外观为淡黄色膏状物，易溶于水，耐酸、碱及硬水，能与其它类型 助剂同浴使用，无毒，不易燃,，使用于直接、还原等各种染料的染色，在染浴 中加入02 0.5g/L即可收到良好的匀染透渗效果。1.1.4 匀染剂的发展方向(1)开发复配型匀染剂利用表面活性剂的协同复配增效作用，通过将两种或两种以上具有不同性 能的助剂复配制成的新品种具有比单组分更优异的性能，这是开发新型匀染剂 的重要方式。酸性染料用匀染剂中大量使用的都是此类，并获得了优良的使用 效果。(2)酸性染料开发通用型匀染剂酸性染料品种较多，但以往各种染料都有特定的匀染剂以解决匀染问题，工厂使用时比较复杂。近年来各化工厂开发出通用型毛用匀染剂，可以适应各 种毛用酸性染料，诸如一般酸性染料、金属络合染料、媒介染料等的染色。(3)开发专用匀染剂开发专用匀染剂以适应新纺织纤维和新染整技术的需要是匀染剂的发展方 5天津工业大学硕士学位论文向之一。超细纤维在纺织业中的应用越来越广泛，由于其纤维比表面积明显增 加，易发生染料集中上染、染色不均匀等现象。常规匀染剂的使用效果不理想,需要新型专用匀染剂解决其匀染问题。改性羊毛、丝、棉等改性纤维由于良好 的使用效果而广受欢迎，但它们的染色往往需要特殊的匀染剂以达到良好的染 色效果。混纺织物更是由于不同纤维、不同染料的共同作用而使匀染剂的作用 更加重要。活性染料近年来的迅猛发展，对开发活性染性专用匀染剂也提出了更 高的要求。对于不同的染料，往往都有相应配套的专用匀染剂。(4)开发新型环保匀染剂随着IS014000的颁布与实施以及国内外市场对生态纺织品和环境保护的 要求越来越高，环保型助剂成为国内外纺织助剂厂商竞相开发的产品。常用匀 染剂中有些品种因含有烷基酚聚氧乙烯醛类和可吸附的有机卤化物，这些物质 已经被要求禁用。而环糊精、烷醇酰胺磺基琥珀酸单酯盐和膨润土匀染剂等 都是新开发的环保型匀染剂。(5)开发其它新型匀染剂在锦纶纤维使用酸性染料染色时，还可以使用聚乙烯哦咤和聚乙饰哦咯烷 酮等聚合物作为匀染剂，匀染性甚至超过常用的阴离子型匀染剂。伊环糊精通过 与酸性染料分子形成包合物，可减慢染料的上染速度并提高染料的移染性，以 提高酸性染料的匀染性。并且在染色中使用P环糊精作匀染剂，不影响织物的表 面色深，对织物的日晒牢度也没有影响。LA-1匀染剂适合于某些酸性染料、媒介染料及金属络合染料，尤其适合于媒介染料。LA-1匀染剂主要有效成分 为膨润土。膨润土是一种层状铝硅酸盐的无机高分子聚合物。由于置换作用使 膨润土层面具有过剩的负电荷，从而在层间吸附了可交换性阳离子，而粒子端 面的电荷则随介质pH值的不同可正可负。在水溶液中，膨润土易形成对有机 物有强烈吸附作用、具有空间网状结构的胶体，从理论上分析，膨润土既可作为 缓染剂，又可作为移染剂。1.2 匀染剂的分离技术匀染剂主要由表面活性剂复配而成，匀染剂的剖析其实本质上来讲就是表 面活性剂的剖析。表面活性剂的剖析是一个很困难的课题，这是由于它经常与 多种有机、无机、高分子和生化分子共存于一体，其含量一般较小，剖析时首 先需将其从这些复杂体系中提取和富集出来；其次是这类分子结构的特殊性，即在同一分子中含有亲水和亲油两类基团，同一表面活性剂可能在极性不同的 多种溶剂中都能溶解，使得常规的萃取、色谱分离变得困难；其三许多表面活 6第一章绪论性剂分子量的不确定性，剖析中除了需准确测定亲油和亲水的官能团外，还需 测定平均聚合度和分子量分布。表面活性剂剖析一般分为初步试验T官能团检 验T混合物分离一化合物鉴定四个步骤网。1.2.1 萃取法萃取法是表面活性剂分离的常用方法。表面活性剂样品的水溶液可以采用正 丁醇溶剂萃取，也可以将其于烘箱中烤干,再用适当的溶剂从固体残余物中萃取。不管表面活性剂与何种化合物共存，都可以考虑萃取法进行初步的分离。1.2.2 蒸僧法当样品是液体或固液混合物时，首选办法就是蒸馈，这样可以最快的得到样 品信息。固液混合物采用简单蒸储法即可：挥发份中含多种液体时，可采用分储 法根据沸点确定液体组成；混合物中含高温易分解样品时，采用减压蒸储法，具 体装置如下图：简单蒸储减压蒸储7天津工业大学硕士学位论文1.2.3 离子交换法市面上出售的表面活性剂的商品多以混合形式存在，其中离子型和非离子型 表面活性剂的分离，最常用的就是离子交换法。它分为动态法和静态法两种类型。动态法是把离子交换树脂加入分离柱中，样品通过分离柱时，离子型表面活性剂 与树脂中的基团结合，非离子表面活性剂溶液从分离柱中流出。静态法是把表面 活性剂加入到树脂的水溶液中，长时间搅拌后过滤，滤液蒸干得非离子表面活性 剂，树脂上吸附了离子型表面活性剂，可以选择适当的酸液或碱液洗脱。离子交换树脂的分类：强酸性阳离子交换树脂、弱酸性阳离子交换树脂、强碱性阴离子交换树脂、弱碱性阴离子交换树脂通常情况下，阳离子交换树脂用于分离阳离子表面活性剂，阴离子交换树脂 用于分离阴离子表面活性剂。将两种树脂结合或采用串联分离柱的方式，效果会 更好。双柱离子交换分离示意图1.2.4 色谱法对于同类或结构近似的表面活性剂，采用萃取、蒸储以及离子交换法都不 能将其分离时，可考虑色谱法。1.2.4.1 薄层色谱（TLC）薄层色谱法在表面活性剂的分离、提纯、定性、定量分析中具有广泛的应用8第一章绪论薄层色谱法的优点：分离能高，展开时间快，一般只需1560分钟。可以使用腐蚀性显色剂，如硫酸等。进样量极少，通常为5-10微克，适宜用于微量分析。灵敏度较高，检出限达到0.01微克薄层色谱中最常用的吸附剂是硅胶和氧化铝，化合物的分离是基于极性吸附 基、被分离物质、展开剂三者之间亲和力的不同进行的。吸附剂的选择是薄层色 谱分离的关键，一般情况下，被分离物质的极性大，应选择吸附能力弱的吸附剂;样品极性小，应选择吸附能力强的吸附剂。举例：季筱盐的分离吸附剂：硅胶G展开剂：丙阴浓氨水（体积比9：1）显色剂：217,二氯荧光黄0.2%乙醇溶液。所得TLC图如下：91烷曜甲基乳化卷Tl!fl1.2.4.2 柱色谱(LC)柱色谙法“同常用于分离多元醇脂肪酸酯、聚氧乙烯型非离子表面活性剂及 其混合物，常用吸附剂为硅胶或氧化铝。与离子交换色谱法相比，柱色谱分析是 在中性条件下操作，样品不会受到破坏；同时，它能有效地分离多种组分，所以 在助剂混合物的分离中常被推荐应用。分离柱可选用一根垂直的玻璃管，柱的大小和粗细，根据被分离试样的量而 定，一般柱的高度为直径的2030倍，玻璃管底部垫一层棉花或脱脂棉，管内填 加100200目已活化过的硅胶，样品采用湿法或干法上柱，用极性不同的溶剂作 梯度洗脱。常用有机溶剂按极性由小到大的顺序排列如下：9天津工业大学硕士学位论文正己烷（石油醛环己烷四氯化碳苯甲苯氯仿乙醛乙酸乙醋丙酮乙醇V 甲醇水乙酸甲酸此时，混合物中各组分以不同速率向下移动，样品逐渐被 分开。收集洗脱液，每10 mL一份，分别将溶剂蒸干，画出重量图，并对残留物 进行化学分析。非离子表面活性剂的混合物用不同极性的溶剂洗脱，可以得到不同成分，结 果如下表所示0曳（仲和比1分出的fit分汉也乙缺：复伪t 19）乙豌：乳仇1：0设，断叨酸的兀的俺，卡反应的战杆物 三什笥，K链断的静,烷笔的厮叨酸 鼬常性等高r厮肪酸及坑整粉e。加含内第：乳伪 10的*离r和聚乙二师行油，相的分J、的聚乙,伸1.2.4.3 气相色谱（GC）气相色谱是以气体为流动相，因此可以用来分析气体、易挥发的或可以转化 为易挥发物的液体和固体。常用的气相色谱仪包括气路系统、进样系统、色谱柱、温控系统、检测器、放大器、记录仪等。气相色谱在表面活性剂分析方面应用较广，由于大多数表面活性剂难于气 化，因此除了部分非离子表面活性剂以外，很少直接分析样品，必须将样品预处 理，制备成易挥发的衍生物。预处理法可分为化学法和热裂解法两类。（1）化学预处理法：利用化学反应将疏水基和亲水基间的结合键打断，然 后将疏水基转变为高级醇、脂肪酸、脂肪胺等易挥发的衍生物，再进行气相色谱 分析。例如：肥皂的气相色谱分析，是先将其甲酯化变成脂肪酸甲酯进样后，很快 会得到它的碳数分布川。第一章绪论(2)热裂解法：为避免化学预处理法操作烦杂、费时，且误差因素较多，可采用热裂解气相色谱法。这一方法分为两种：一种是将有高级碳链的样品直接 在裂解室中高温裂解；另一种是将样品与酸或碱混合，在不太高的温度下裂解。例如：烷基三甲基氯化筱的GC分析，样品经GC气化室热分解变成烷基二甲 基叔胺，再进入检测器，结果会得到亲油基的碳链长的分布，如下图所示【：I)R 20 刈 501.2.4.4 高效液相色谱(HPLC)高速液相色谱技术(HPLC)是上世纪七十年代从经典柱色谱和气相色谱基础 上发展起来的。由于高速液相色谱法具有高效、快速、高灵敏度，易于实现自动 化，易于获得数据等优点，因而在石油化工、有机合成、医药口久食品叫、环 保监测凹和表面活性剂科学研究闾等领域得到广泛应用。该装置示意图如下：天津工业大学硕士学位论文迸祥 装置高压泵傅剂r棺RL数据处理系娩（微电脑）记录仪自动分部 收集器分析柱检 湾 器高效液相色谱法与气相色谱法相比，在表面活性剂分析方面，具有更大优势:可以直接分析，不用进行预处理。在室温下分离，不破坏样品，而GC法要在100度以上进行。可用作制备色谱，定量分离。1.3 匀染剂的国内外发展现状一直以来，国内外的科研工作者都对匀染剂做了大量的研究工作，认为染色 实质上是一个染料、纤维与表面活性剂分子共同作用的结果。ARivaandJCe garra119-221课题组在19864 996年这十年期间发表多篇文章，重点研究了两性表面活性剂对羊毛在酸性染料中染色的影响。期间详细探讨了匀 染剂碳链长度，匀染剂浓度，染料吸光度的差异，染料上染率，染色色差等不同 条件，发现高碳链、低浓度的匀染剂能够获得较高的上染率，还推断出了匀染剂 一染料聚合物的作用机理，值得我们借鉴。So fia Pe giado u-Ko e mtzo po ul o u,Io annis El e fth e riadis,and Aristidis Ke h ayo gl。#231对非离子表面活性剂直接染料聚合体进行了研究。通过聚合体 的表面张力、临界胶束浓度的变化，结合光谱分析法确定了聚合体的亲水/疏水 性。Crave n与Datyne r】研究了三种不同聚氧乙饰数的壬基酚非离子表面活性剂 与憎水性不同的四只偶氮型和慈配型酸性染料之间的相互作用，详细讨论了光谱 学、表面张力、浊点以及胶束大小等方面所获得的试验证据。Ne mo to与Funah ash i的研究表明：低于CMC时相互作用形成简单的络合体，需要达到CMC后才能形成混合胶束。除了聚氧乙烯壬基酚类与脂肪醇类外，他 们还研究了聚氧乙烯脂肪胺类与酸性染料的相互作用0】，它们与C.L酸性蓝120 第一章绪论之间发生较强的相互作用，对尼龙6染色是一只很好的匀染剂，但是它会降低耐 晒牢度。董朝红126】详细讨论了匀染剂SO对染料的缓染作用及其对羊毛纤维表面性能 的影响以及初染性、移染性、匀染性，分析和讨论了该助剂在不同浓度、温度、pH值等条件下对羊毛染色性能的影响，提出了最佳工艺。指出作为一种新型的 染整助剂，匀染剂SO具有广泛的应用前景。苏开第囤从匀染剂对染料的缓染作用、移染作用及染料和匀染剂的相互作 用等方面,分析和讨论了匀染剂HK-960及几种进口匀染剂的匀染作用。它的最高 染色温度,上染百分率与Al be gal B相同。王祥荣囤选择了几种聚氧乙烯型季铁盐阳离子表面活性剂，探讨了这些表 面活性剂与酸性染料的相互作用以及对染料染色性能的影响。结果表明，含聚氧 乙烯链阳离子表面活性剂能降低酸性染料的初始上染速率，并具有较好的移染 性，可开发为匀染剂。于鲁晋阿采用正交法考察了五种不同类型的助剂以及它们之间的相互作用 对锦纶染色性能的影响，研究了染料的不同浓度、结构、盐、pH值等条件对非 离子表面活性剂1815的表面张力和CMC的影响。结果表明，非离子表面活性剂 1815与阴离子表面活性剂NNO之间具有协同作用，不同的染料结构与1815的作 用方式不一样：盐NaCl的浓度、pH值的变化对1815和弱酸性黄G的混合CMC影 响不大。1.4 课题的主要内容和意义1.4.1 课题的主要内容从现在国内外用的较好的匀染剂中选择了一种性能优良的匀染剂样品阿白 格B进行剖析，得到其研究的主要组成，进行有机合成。结合前期工作和所查 阅文献资料，针对特定的酸性染料蓝3G,组成一种复配型的匀染剂配方，研究 了该配方对染料染色性能的影响，然后检测配方中各单组分间的相溶性及各自 发挥的作用，配制新的配方样品，测定它的应用性能，选择出一种优良的匀染 剂进行后续研究。实验部分包括匀染剂的元素定性、官能团的鉴定以及蒸储法、离子交换法、薄层色谱、气相色谱、硅胶柱色谱法对匀染剂的分离分析，对非离子表面活性剂 十八胺聚氧乙烯酸及两性表面活性剂硫酸酯甜菜碱的合成、表征，对匀染剂的不 同浓度、固色率、染色牢度、上染百分率曲线等条件下，匀染剂对染料染色性能 的影响。13天津工业大学硕士学位论文1.4.2 课题意义近年来我国纺织品出现滞销现象，国际市场纺织品竞争日益加剧，生产厂家 纷纷加强新产品的研究开发，争先恐后的开发一些具有独具风格的新产品。目前 纺织产品的竞争，在某些方面来看实质上就是新型纺织助剂的研制、开发与应用 的竞争。从实际出发就是应该引进国外一些先进助剂进行工艺筛选，选择性能优 异的予以剖析，弄清其组分和结构，取得第一手国外先进资料，立足现状进行合 成配制，进而结合最先进文献资料加以提高改进，走仿创结合道路。这种把研制 开发工作同引进技术紧密结合，消化吸收引进技术，是提高研究开发能级比较行 之有效的途径，由此看出剖析工作在助剂的研制开发中有这种十分重要的意义。随着中国纺织工业的迅速发展，我们相信，与之配套的纺织助剂行业必将迎来一 次大的发展机遇，迎来一个行业发展的春天，整个行业任重而道远。第二章匀染剂的剖析第二章匀染剂的剖析匀染剂大多数是由水溶性的表面活性剂组成的。对于多种表面活性剂组成 的复杂体系，常见的分离方法有两种：离子交换法和色谱法。离子交换法常用 于离子型和非离子型表面活性剂的分离网，但是由于部分表面活性剂在酸碱条 件下会产生水解，而且该法不能分离同类物质，因此它的应用受到一定限制。色谱法常用于同类或结构类型近似的表面活性剂的分离，其中常压柱色谱法用 于较大量样品尤其是非离子表面活性剂的分离和纯化。作者将上述两种方法结合起来，进行匀染剂的剖析，对比了这两种方法的 优劣，取得满意的结果。2.1 实验试剂及仪器2.1.1 实验试剂表21实验试剂览表序号名称厂商纯度01三氯甲烷天津市化学试剂三厂分析纯02乙醛天津市科瑞思精细化工有限公司分析纯03丙酮天津市化学试剂三厂分析纯04乙醇天津市科瑞思精细化工有限公司分析纯05甲醇天津市化学试剂三厂分析纯06盐酸天津市科瑞思精细化工有限公司分析纯07氢氧化钠天津市科瑞思精细化工有限公司分析纯08离子交换树脂南开大学化工厂分析纯09薄层层析硅胶青岛海洋化工厂分析纯10柱层析硅胶青岛海洋化工厂分析纯11酸性橙n天津市振兴伟业化工染料有限公司分析纯15天津工业大学硕士学位论文2.1.2 实验仪器公司表2。实验所用仪器序号仪器名称型号生产厂家01高速台式离心机TG16G湖南凯达有限公司02电热鼓风干燥箱101-1 型上海沪南科学仪器联营厂03精密pH计LIDA92系列上海理达仪器厂04傅立叶红外分光光度计FTIR-650天津市港东科技发展有限公司05紫外分光光度计He l io s-r ThermoSpe c tro nic Co rpo ratio n06核磁共振议AVANCE AV 300Hz瑞士07集热式恒温加热磁力搅拌器DF-101S巩义市予华仪器有限责任2.2 实验方法2.2.1初步试验2.2.L1物理状态的观察首先观察试样是固体还是液体。若是固体，观察是晶形还是无定形以及晶 形的形状：若试样是液体，则注意是否均相，均相液体比水重还是轻，是否溶 于水，非均相液体有无固体悬浮，是否分层或是乳浊液功。2.2.1.2 pH值测定先配置1%的试样水溶液，并在常温下用精密pH计测其pH值。2.2.1.3 元素定性分析元素分析常用钠熔法，钠熔法原理如下国LNaCN有机物 钠熔 Na2s（含 C、H 0、N、S、X）-NaCNSNaXNaOH16第二章匀染剂的剖析PbS+2NaAC取试液2滴以醋酸酸化，再滴加12滴1%菌酸铅溶液，若生成黑色或棕 色沉淀，即表示有破。氯的鉴定取2 ml试液，加硫酸使呈酸性，若有氮或硫存在，需加热数分钟，再使溶 液冷却；若有碘存在，则加亚硝酸钠，并用四氯化蹂将析出的碘提净，用吸管 把四氯化碳与溶液分离；若试样含溟，则在溶液中加0.5ml浓硫酸和0.2g过硫 酸钾，煮沸5 min,使溟完全除尽；最后，滴入2滴5%硝酸银溶液，若有白色 沉淀，表示试样含氯。2.2.1.4 离子类型的鉴定(1)阴离子型表面活性剂的鉴定酸性亚甲基蓝实验天津工业大学硕士学位论文取5 mL亚甲基蓝溶液和5 mL氯仿加入试管中加塞剧烈震荡，然后放置分 层，氯仿层无色。然后加入ImLl%试样水溶液于此试管中，再次摇动，静置 令其分层，观察两层颜色。如氯仿层出现蓝色，而水层几乎无色，表示试样是 阴离子表面活性剂。（2）阳离子型表面活性剂的鉴定浜酚蓝实验取2-5滴试样溶液加入到已配置好的10 ml澳酚蓝试剂中，若有阳离子表 面活性剂存在，则溶液呈天蓝色。（3）浊点实验制备1%试样水溶液，将试液加入到一大试管中，边搅拌边加热，试管