近年來,表面活性劑的研究向縱深發(fā)展。國外學(xué)者對磷酸酯兩性表面活性劑進行了廣泛的研究和開發(fā),認(rèn)為這類表面活性劑從皮膚溶出的氨基酸量少,脫脂低,毒性和刺激性特低,而且表面活性及乳化､潤濕性能良好,特別是在修飾其分子結(jié)構(gòu),向功能化發(fā)展,拓展其應(yīng)用新領(lǐng)域已做了不少工作。國內(nèi)對磷酸酯陰離子表面活性劑進行了廣泛的研究和應(yīng)用,但對以磷酸酯為酸性基的研究工作開展甚少。為此我們在前人研究的基礎(chǔ)上,對合成工藝較為簡單的磷酸酯仲銨鹽兩性表面活性劑進行了合成工藝的考察與應(yīng)用研究。

1 實驗部分

1.1 N-烷基乙醇胺(RHE)的合成 

將溴代十二烷和單乙醇胺溶于無水乙醇中,加入無水碳酸鈉,然后加熱回流,溫度控制在82～84℃,攪拌反應(yīng)8.5h,抽濾除去殘余固體。在常壓下控制操作溫度100℃左右進行蒸餾,以除去未參與反應(yīng)的低沸物乙醇､乙醇胺等組分,再減壓蒸餾即可得N-烷基乙醇胺。 

反應(yīng)機理: 

配料比:C₁₂H₂₅Br∶HNCH₂CH₂OH∶C₂H₅OH∶Na₂CO₃=1∶1.01∶2.5∶1(mol)

1.2 磷酸酯(RHEP)的合成 

稱取一定量的RHE,按配料比加入85%磷酸和四氫呋喃中,隨后加入五氧化二磷,加熱回流,溫度控制在65～66℃之間,攪拌反應(yīng)8.5h,然后加入一定量的水,室溫下反應(yīng)45min,再加入NaOH進行中和,反應(yīng)0.5h,此時反應(yīng)液體由透明深黃色變渾濁,顏色逐漸變淺,最后變成乳白色不透明液體。然后控制(63±0.5)℃進行蒸餾,以除去溶劑四氫呋喃,再經(jīng)多次酸析,即可得較高純度的磷酸酯兩性表面活性劑RHEP。 

反應(yīng)機理:

配料比:RHEP⁺∶H₃PO₄⁺∶P₂O₅⁺∶四氫呋喃=0.05∶0.07∶0.07∶1.85(mol)

1.3 新型多功能粉狀洗滌劑的合成

1.3.1 工藝原理 

固體原料按先后秩序進行混合,使其產(chǎn)生相應(yīng)的物理效應(yīng),液體原料加入時應(yīng)呈霧狀,這樣可以充分地分散在固體顆粒上。由于混合過程中產(chǎn)生熱效應(yīng),能使固體顆粒膨脹,從而可得蓬松､多孔､顆粒均勻的粉狀洗滌劑。

1.3.2 操作方法 

將已計量的無水硫酸鈉､無水碳酸鈉､羧甲基纖維素鈉加入碾缽中,充分混合后,將已計量的明礬加入,混合一段時間后,加入0.2%的滑石粉,混合一陣后,靜置10min,使其充分反應(yīng),促進顆粒形成,再將已計量的RHEP投入,最后加入適量的磺酸､色素､香精及0.2%的螢光增白劑和0.2%的堿性蛋白酶,并使它們在碾缽中混合均勻,便可得新型粉狀洗滌劑。

1.4 分析與性能測試 

表面張力按GB5549-85測定;泡沫測定采用QB511-79(羅氏法);活性物含量測定采用乙醇抽提法;潤濕力的測定采用帆布沉降法(HG2-380-80);去污力測定采用對比法;刺激性的測定采用手感法。

2 結(jié)果與討論

2.1 RHEP的表面活性的測定 

RHEP的表面活性的測定結(jié)果如表1所示。

一般來說,表面張力在40達(dá)因/厘米以下均可配制為洗滌劑和乳化劑。表1中的數(shù)據(jù)表明,該類型兩性表面活性劑的表面性能良好。

2.2 泡沫性能 

表2是RHEP的泡沫性能的測試結(jié)果。從表2可以看出,RHEP具有良好的泡沫性能和泡沫穩(wěn)定性,而且其泡沫性能和泡沫穩(wěn)定性隨著濃度的下降有所下降,但即使在較低濃度(0.5%)其泡沫性能及其穩(wěn)定性仍然很好。

 注:H₁-瞬時泡沫高度;H₂-5min后泡沫高度

2.3 潤濕性能 

表3是潤濕性能的測定結(jié)果。

由表3可知,RHEP的潤濕性能良好,pH值在6～10范圍內(nèi),RHEP的潤濕性能都比較優(yōu)良,在此范圍內(nèi)潤濕時間變化很小,只有當(dāng)pH>11時,潤濕性能才變得較差。

2.4 活性物的含量 

通過對合成后的RHEP產(chǎn)品進行純度測定,得出活性物RHEP的含量為88%,說明粗品中含有未反應(yīng)完全也未分離完全的C₁₂H₂₅Br､H₂NCH₂CH₂OH等組分,這在操作方面特別是減壓下操作方面有待進一步改善。

2.5 新型粉狀洗滌劑配方的優(yōu)化組合 

為弄清無水Na₂SO₄､無水Na₂CO₃､明礬､磷酸酯(RHEP)用量對粉狀洗滌劑性能的影響以獲取最佳配方,我們進行了四因素三水平正交實驗。

3 結(jié)論 

本研究合成了純度為88%的新型磷酸酯兩性表面活性劑,并以此為原料進行了應(yīng)用研究。配制后的新型粉狀洗滌劑具有RHEP的去污力,潤濕力,乳化力強,泡沫性能及其穩(wěn)定性能良好,脫脂低,毒性和刺激性特低,易生物降解的一系列優(yōu)點。 

新型磷酸酯兩性表面活性劑不僅應(yīng)用在日用化工領(lǐng)域,在化妝品和醫(yī)藥行業(yè)更能發(fā)揮其優(yōu)勢,特別是通過對其分子進行修飾,引入F､Si､B等元素,正朝著特種表面活性劑的方向發(fā)展。

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