异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯的合成及应用讲解.docx

异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯的合成及应用渗透剂在纺织工业中是一种能使液体迅速均匀渗透到纤维内部的表面活性 剂，应用于染整加工工序中，用途十分广泛棉纺织品的前处理多数是湿加工， 要使处理液能均匀、快速地分布或作用于织物内部，渗透剂是必不可少的助剂 前处理的工作液大多是在强碱浴中进行的，这就要求所用的渗透剂在强碱浴中仍 能保持良好的润湿渗透性，要达到能耐强碱200g/L仍保持高效渗透的性能，普 通的渗透剂 JFC 已不能满足要求，必须寻求另外的耐强碱渗透剂磷酸酯具有 较好的渗透性和耐碱性［1-4］，文献［3-4］报道了辛醇磷酸酯的合成，但异辛醇聚氧乙 烯醚磷酸酯盐的合成及应用方面的文献报道较少作者以异辛醇聚氧乙烯醚和 P2O5为原料，通过考察反应温度、投料比、时间、P2O5投料方式等影响因素得 到合成异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯的优化工艺条件测试了异辛醇聚氧乙烯醚磷酸 酯产品的单、双酯比例，结果表明：当合成的磷酸酯产品中的单酯含量较高时， 产品的耐碱渗透性最好1. 实验部分1.1 仪器与原料ZD-2型电位滴定计；JTY-10电子天平；Datacolor测色仪；JB90-S数字显示转速电动搅拌机； WMZK-01 温度指示控制仪；秒表；标准帆布。

C8H仃(EO)4OH ； NaOH ； P2O5 ;以上原料均为工业品1.2 合成原理1.2.1 合成原理P2O5与含羟基的物料发生磷酸酯化反应，形成磷酸单酯(MAP )、磷酸双酯 (DAP)、少量磷酸三酯和游离磷酸(AP )的混合物，以ROH代表羟基物料, 反应式如下：¥ 9 9 9 0貝卅「込仝Uro—Lew肝 E0—OR +RQ—J—OR+FO—］：■ -0—ORCNa CNa OR QNa ONa单酯 双酯 三酯 聚酯 聚酯在一定条件下可以水解为相应的单酯，单酯盐含有两个亲水基(活性基团)， 双酯盐含有一个亲水基团，故单酯盐比双酯盐的渗透性更有效，实际上使用的都 是混合酯类P2O5是最常用的一种磷酸化试剂，它与C8H17(EO)4OH进行酯化 反应可生成单酯、双酯和三酯的混合物投料比n(C8H17(EO)4OH):n(P2O5)在2:1 与4:1之间，当配比在2:1时单酯多，配比在4:1时双酯多为了使合成的产品 中有更多的单酯，本研究采用投料比 n(C8H17(EO)4OH):n(P2O5)=2:11.2.2 异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯的合成工艺向装有温度计及温控装置、搅拌器的三口烧瓶内投入称量好的异辛醇聚氧乙烯醚，在高速搅拌的情况下分批缓慢的加入P2O5，加料时间为2h，加完P2O5后， 再缓慢升温到709,保温并连续反应4h后，加入定量的水再水解2h，完成磷 酸酯的合成，取样，测酸值。

降温到509以下，根据测得的酸值结果，在50-709 用烧碱溶液中和磷酸酯到PH=6~9，有效物會量的质量分数为60%，保温反应 一段时间即得到产品1.3 性能测试1.3.1 磷酸酯单双酯含量的测定[5]采用电位滴定法，主要是利用磷酸的三步离解常数不同，其中和滴定曲线中有明 显的三次突跃安装好电极，调节零点用磷酸二氢钾缓冲溶液校正仪器，洗净电极称取 0.2g 酸性磷酸酯样品于100mL烧杯中，以30mL甲醇水溶液（质量分数为50% ）溶 解试样，加入甲基红指示剂3~5滴，放入电极及磁力搅拌棒，开动磁力搅拌器， 用0.1mol/LKOH标准溶液滴定测量 并记录KOH标准溶液消耗数及相应的PH 在PH为5.5~6.5时有第一次突跃，此时样品溶液颜色由红色变为黄色，KOH 标准溶液的读数记为V，然后加2滴酚酞指示剂，继续滴定，在PH为9~9.5 时有第二次突跃，样品溶液颜色由黄色变为橙色，KOH标准溶液的读数记为V2 , 然后再加入10mL10%CaCl2溶液，使磷酸酯钾盐变为钙盐，溶液的PH由9~ 9.5滴定到PH变为7 , KOH标准溶液的读数记为V3,滴定完毕计算公式如下：MAP（单酯）=（2V2-V1-V3 ） /V1x100%DAP（双酯）=（2匕-VJY x100%AP（磷酸）=（V3—V2）V[ x100%1.3.2 耐碱性和渗透性的测试方法[1] 配制一定浓度的碱溶液，采用32sx32s标准棉帆布沉降法计沉降时间的方法来测 试耐碱渗透性能。

渗透时间越短，表明耐碱渗透性越好，反之，耐碱渗透性能越 差1.3.3 毛效的测试方法 [6]按ZBW04019-90来测定织物毛效(cm/30min)，毛效越高，表明织物吸湿性越好， 反之，织物吸湿性不好1.3.4 白度的测试方法用Datacolor测色仪测试前处理后的织物CIE白度白度值越大，表明白度越好， 反之，白度越差2 结果与讨论2.1 脂肪醇的选择脂肪醇的选择对合成的磷酸酯的耐碱渗透性有很大的影响，疏水基的分子量过大 或过小，其渗透性都不好，且正构不如异构好，根据这一思路选择了几种不同结 构的脂肪醇进行实验，结果见表1表 1 不同脂肪醇的渗透时间脂肪醇正戊醇异戊醇正辛醇异辛醇十一醇渗透时间/S5545252215表1 结果表明，异辛醇的渗透力最好2.2 环氧乙烷加成量的选择一般来讲，增加亲水部分的环氧乙烷可提高渗透剂的耐碱性和浊点对聚氧乙烯 醚类表面活性剂，当环氧乙烷的聚合度约为其疏水基的碳数的半数时具有较好的 渗透性和润湿性，当环氧乙烷的聚合度大于其疏水基的碳数的半数时其润湿性增 加而渗透性降低，当环氧乙烷的聚合度小于其疏水基的碳数的半数时其润湿性和 渗透性均降低由于异辛醇的碳原子数为 8，因此选用环氧乙烷聚合度为 4。

2.3 反应参数的确定2.3.1 物料配比对产品性能的影响在酯化温度为709,酯化时间4h，烧碱质量浓度200g/L条件下，考察了 n(C8H17 (EO)4OH)/n(P2O5)(物质的量比)对合成的磷酸酯的耐碱渗透性能的影响，结果 见表 2从表2中可以看出，当n(C8H17 (EO)4OH)/n(P2O5)=2时，异辛醇聚氧乙烯醚磷 酸酯在烧碱质量浓度 200g/L 条件下的渗透时间最快据此把 n(C8H17 (EO)4OH)/n(P2O5)的物质的量的比值定为2表 2 不同物料配比对合成的磷酸酯耐碱渗透性能的影响n (R(EOLOH)3(单酯)烧碱质量浓度渗透时间:n (P2O5)/3(双酯)(g/L)/s2:11.5220043:11.2320064:10.8720015注：异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯的用量为 10g/L2.3.2 反应温度对产品性能的影响在n(C8H17 (EO)4OH)/n(P2O5)=2 ,酯化时间4h ,烧碱质量浓度200g/L条件下考 察了反应温度分别在609、709、809条件下，温度对磷酸酯的耐碱渗透性的 影响结果见表 3表 3 反应温度对合成的磷酸酯的耐碱渗透性的影响温度/93(单酯)/3 (双酯)烧碱质量浓度g/L渗透时间/s601.262008701.532004801.582004注：异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯的用量为10 g/L。

从表3中可以看出，当反应温度在70 9时，合成的异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯在烧碱质量浓度200 g/L条件下的渗透时间和反应温度在809合成的异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯的渗透时间一样，据此将反应温度定在7092.3.3 反应时间对产品性能的影响在n(C8H17 (EO)4OH)/n(P2O5)=2，反应温度为709,烧碱质量浓度200g/L的条件下考察了反应时间对磷酸酯耐碱渗透性的影响，结果见表 4表 4 反应时间对合成的磷酸酯耐碱渗透性的影响时间/h3(单酯)/3(双酯〕烧碱质量浓度/(g/L)渗透时间/s31.25200641.51200451.572004注：异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯的用量为 10g/L从表4中可以看出，当反应时间在4 h，合成的异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯在烧碱 质量浓度200g/L条件下的渗透时间和反应时间在5 h合成的异辛醇聚氧乙烯醚 磷酸酯渗透时间一样,据此把反应时间定为 4 h2.4 P2O5 的加料方式以及搅拌速度对产品性能的影响P2O5极易吸潮结块，又因磷酸化反应属于放热反应，如果将P2O5粉末一次性加 料，反应过于剧烈，甚至局部温度过高，使c8h17 (EO)4OH被脱水碳化并将未 反应的P2O5包裹于其中，阻碍了 P2O5的继续反应。

当磷酸酯化反应结束后， 在三口烧瓶的底部沉积有较多的棕黑色胶状物质，这主要也是由于初始物料投得 太快，反应过于激烈脱水所致，当然也有生成多聚磷酸酯的可能，因此采用间歇 式加料方式分批投P2O5搅拌速度的快慢对产品性能的影响也很大，搅拌速度 低，投P2O5的时候，会致使P2O5不能均勻分散到反应体系中，将引起反应体系局部过热，反应物料脱水碳化，产物颜色变深，在投P2O5的过程中，搅拌速 度在允许的情况下，速度高会对反应有好处综上所述，确定最佳反应条件为：在409强烈搅拌下，分批加入P2O5，原料的 物质的量的比值为n(C8H17 (EO)4OH)/n(P2O5)=2，酯化温度709,酯化时间4h 在此反应条件下，所得产品异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐在质量浓度为 200g/L 的 强烧碱溶液中的润湿渗透时间为 4s3 应用福建泉州富汉漂染有限公司和联益漂染有限公司在棉织物冷轧堆和煮漂一浴法 汽蒸工艺中使用本方法合成的磷酸酯盐产品处理棉织物的应用情况如下3.1 织物16x16 10x10 108x48双经纬全棉帆布3.2 高位槽配方磷酸酯 9.0g/L; 精练剂 30.0g/L; 氢氧化钠 220g/L3.3 轧槽配方磷酸酯3.0g/L;精练剂10.0g/L;氢氧化钠80g/L3.4 氧漂配方 双氧水 5.0g/L; 双氧水稳定剂 5.0g/L; 磷酸酯 2.0g/L; 氢氧化钠 2.0g/L3.5 半制品性能测试结果如表5 所示。

表 5 半制品性能测试结果项目退浆结果毛效(cm/30mi n)白度去杂结果毛效均匀度结果退浆干净10.578棉籽壳去除干净均匀从表5 可以看出：使用本方法合成的磷酸酯盐产品处理棉织物的去杂效果好，毛效在10cm/30min以上，半制品的质量良好，能满足后续染整加工的要求4 结论1) 合成异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯的优化反应条件：在强烈搅拌下，分批投入P2O5，加料时的温度不超过459，原料的物质的量的比值为n(C8H仃 (EO)4OH)/n(P2O5)=2.5，酯化温度709 ,酯化时间4h加入定量的水在温度709 时再水解2h完成磷酸酯的合成在50-709再用烧碱溶液中和磷酸酯到PH=7 ~9，有效物含量的质量分数为 60%，保温反应一段时间即得到产品2) 合成的异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐产品可以耐质量浓度为 200g/L 的烧碱溶 液，最好的渗透时间只需4 s二OO九年九月。