仲烷基磺酸钠在乳液聚合中的应用.pdf

第期聚氯乙烯年仲烷基磺酸钠在乳液聚合中的应用河北轻工化学总厂米振瑞张继伟锦西 化工 研 究 院邱文豹摘要仲 烷基磺酸 钠是乳液聚合行业的重要乳化剂本 文阐述仲 烷基磺酸钠的国内外发展概况、性 能及 其在乳液聚合中的应用国内外发展概况仲烷基磺酸钠是一种性能优良的阴离子表面活性剂在阴离子表面活性剂的发展过程中,第一代产 品是肥皂,第二代是磺氯酞法制备 的烷基磺酸盐产品,第三代是烷基苯磺酸盐产 品自磺氧化工艺投产后,大 量 问世,由于它的优越性,人们认 为将成 为第四代产 品年德国公司等发现磺氧化法可以制取 烷 基磺酸,其 反应 过 程 如下上二二次世界大战后,公司专注水一光磺氧化法研究,终于在年代取得 了突破性进展年建立 了吨年的试验装置年在西德维巴登的阿 尔培厂建立 了万 吨年的大型生 产装 置几经改进,年生产装置提高到万吨年至此,生产工艺基本定型,并作为该公司的技术设备出口此后,又相继在法 国的拉莫托和荷兰的维林新根 厂各建了一套万吨年生 产装置,该公 司 在西欧所 建 的装置的生产能力已达万 吨年另外,德国化 学 公司也于年建成了具有特点的一套万吨年的生产装置年代法国公司开始研究紫外线磺氧化工艺并取得 了成功。

年后化学厂建有中试装置,年代与意大利合作 完成了万吨年装置后来公司将该项 目转让给厂年代日本矿业公 司也成功地 实现大规模试生 产,于年建成万吨年的生产装置表各国生产公司及生产能力公司名称生产能力万吨年口日本矿业株河北轻工化学总厂年代后期,我国对磺氧化法生产的工艺进行研究试验年在湖南建成 了吨年试验装置,后来由于 客 观 条件限制,试验终止年河北轻工化学总厂吸收了国内外生产及试验经验建起了吨年小型生产装置,并在关键技术上取得 了突破性进展该装置连续运行五年,生产运行稳定可靠,产品质量已达到国外产品指标在此基础 上河北轻工化学 总厂于年完成了吨年的生产装置设计工作,该装 置采用 了法国进口关 键设备现已形成第期聚氯乙烯年吨年的生产能 力万吨年工业项目已申请列入 国家“九五”重大科技成果产业化项目用,其主要理化指标有表面活性、界面张 力、乳化能为、溶解性和清浊点等表面活性生产方法与产品技术指标八 已、只米谊粥磺氧化 法 生产 工艺 的反 应 过 程 如下一除了反应这一 主要过程外,还有原料石蜡烃的精炼,反应产物磺酸液的分酸与中和,脱未反应烃 等辅 助处理 过程,最 后 得 到纯 净 的产品。

磺氧化反应按反应引发剂 的不 同可分为臭氧化、紫外线法、射线和下射线法其次,视反应加水与否可分为无水法、水一光法此外,还视反 应中加入不同微量物质作为促进剂而有催化法和促进法等但人们研究较多,认识较 为深刻的工艺,还是紫外线引发磺氧化制备工艺目前该工 艺 技术已趋 全面紫外线引发磺氧化工 艺制备流程方框图如下 图的结构特点是亲水的磺酸基接在 日碳上,相当于有一短支链它在极性溶剂中胶团化的趋势弱于 同碳直链异构体,较晚形成胶团在水溶液表面的过剩与其它离子型表面活性 剂相似,为一’但降低界面张力的效能却高于 同碳直链物见表一 ‘示,一,一,浓度卜』竺感品图生产流程示意图主要性能是一种阴离子表面活性剂分子结构为一一·即分子 式 为‘,平均碳链为左 右作为乳液聚合的乳 化剂使图的表面张力一浓度曲线及其与、比较一之,一一一、必一一一必一一一的二为仅次于 肥皂,但它降低表面 张 力的效 率 却 高于 月桂酸钠倍以上这是由于的仲烷 基特有结构阻 碍了离子水化层的溶剂分子嵌入疏水吸附层,因此更有效地使表面张力降低由于商品中少量存在的电解质形成双电层的影响,在单分子膜中实际 占有面积要 小第期聚氯乙烯年于表观计算值人’。

另外,在临界张力缓慢降低见图胶团浓度以后仍有少量嵌入吸附相而使表面表的表面活性和其它表面活性剂的对比表面活性剂仁〕 〕几 」 〔一’“〕二人“」二〕一一一‘一一一一一‘一,一一一一火一火一一一火一划一一一一一一从图看到的 表面 张 力飞为界面张力,浓度 为一’时为,浓度 为一 ’时为这一点用一旋转滴界 面张力仪考察了在应用时十分有利较低的表面张力和吸附和 一 系 列表面 活性剂的界 面性见表性预示它在乳化、润湿、去污等应 用领域将有出色表现表的界面张力和其它表面活性剂的对比表面活性剂界面张力表面活性剂界面张力国产日本一一必一月桂基葡糖昔国产蔗搪单月桂酸醋日本条件水溶液正十二烷界面,士从表可知,降低油水界 面张 力的能力低于烷基糖昔和蔗糖醋等非离子型表面活性剂,但均高于肥皂、烷基硫酸盐,直链烷基磺酸盐、苯磺酸盐和季胺盐等离子 表面 活性剂表面活性剂在各领域的实际应 用均以界 面 活性为基 础,如分散、乳化、微乳 化体系的制 备,气一液、液一固 界 面的润 湿 和铺展等所以作为乳化剂具有显著的优越性乳化作用乳化作用是表面活性剂极为重要的应用性质表面活性剂 的乳化力主要体现为适用范围、乳化效率及其稳定性。

采用方法研究的乳化性能并与其它表面活性剂作对比见表和 图第期聚氯乙烯年表和一些典型乳化剂的乳化力和稳定性乳化剂必一一‘一一乳化剂油相乳化力、油,稳定性分子吸附面积入“」李图给出了在不同需要值体系中的时间一乳 化相图由图可见,亲水性较强,不适用 于制备油包水乳液而以图可以看到它在油相所需值的很大范围 内均具有良好的乳化效力这是不多见的几乎在整个范围内都可制备稳定成较稳定的乳状液由此 表明作 为乳化剂搏用 时具有卓越 的虽「又万一一一一一一一一一一,一一一一门性能从表的数据对比中可以更进一步证明这二点月桂酸、油酸和烷基苯磺酸盐等阴离子表面活性剂的乳化效率和稳定性都不好,而的乳化效率和稳定性却都高得很 多,甚至高于水合作用极好的聚氧乙烯类非离子表面活性剂,这是值得注意的优良性能次‘一时间时间次二,口 门吕汉时间在不同时间图一需要值油一水体系中的时间一乳化相图第期聚氯乙烯年引呈冰,,另二 次 》产尸一一一一一一一一产一一一了一一时间时住洲虽次, 次 》二孚时同时间图一在不同需要值油一水体系中的时间一乳化相图和在 低温下或在时的 一溶解性均优于一 一声了了了尸夕洲产尹洲,一一一州州翩月州训月 ﹁气︶侧店时间图在不 同需要值油一水体系中的时间乳化相图一溶 解度和清浊点。

浓度 以结构上看,的水溶性优于直链 同系物在 不 同温 度 下的溶解度见表图、在低温下的溶解度第期聚氯乙烯年表溶解度与温度 的关系温度’一一溶解度巧约温度’溶解度在低于浓 度时 的清浊点都明显 低 于十二烷基硫酸钠见图表明在此范围 内均可制备溶液产 品性 质的有关数据由此可见在软水和硬水中的 泡 沫力 和稳定性均低于因 而更适用于低泡环境表和,的泡沫性质某某淤戴燕燕初始始秒秒秒秒秒秒写水溶液, ,士硬硬水水水水水溶 液,士 ℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃清点浊点生物降解在日益注重环境保护的今天,生物降解性和生物学性质不佳的表面活性剂是毫无前途 的的生物降解夭就分解完全,不但优于带苯环的,而 且优于直链 同系物欧洲合作与发展组织发表 的试验结果也证实 了的降解 率达,对生态平衡几乎无不 良影响对大 白鼠和水生动物 的急性毒性试验也表明正常使用是安全可靠的曰︵︶侧明在乳液聚合中的应用浓度图和,的溶解性和清浊点增溶 作用及其它特性增溶作用 实验表明在恒定浓 度的胶体溶液中》,增溶量与透 光 度近似呈直 线关系,对十一烷醇的最大增溶能力达到泡 沫性 质采用方法分 别对与进行 泡 沫性质测定表是 泡沫乳液聚合是使原料分散于水中形成乳状液,在一定条件下进行 聚合。

乳化剂是乳液聚合工艺配方中的主要成份之一虽然它并不参加化学反应,但在乳液 聚合过程 中却起 着非常重要的作用,而且还 影响乳液的贮存稳定性因而人们在进行乳液聚合工艺的研究时,都把乳化剂的选 择作为一个极 其重要的因素进行考察从上面乳化作用、表面活性等性 质中可以看 出,是一种应 用性和使用范围都很突出的乳化剂在欧洲作为乳 液聚合乳 化 剂使用的表面 活性剂 中比例为最高聚氛乙烯糊树脂第期聚氯乙烯年我国聚氯乙烯糊树脂生 产 能 力已达到万吨,消费量约万吨年以生产能力上说已经供大于求企业 为了生存发展,各厂家都在提高产品质量和降低生产成本方面做了大量工作特别是在乳化剂的选择方面对提高生产能力、降低生产成本,提高产 品质量均起到 了 良好作用河北 轻工 化 学 总 厂 生 产的经化工部锦西化工研究院升聚合釜试验评价,在聚 氯乙烯微悬 浮 聚合和 乳 液 聚合中替代,,十二烷基 硫酸钠 作乳 化剂,所得树脂性能均不低于且使用量比,少,聚合反应周期比缩短一小时沧 州化工集团公司使用两年以来,生 产 稳 定,产品的白度、粒度、糊粘度等指 标均 明显优于,,尤其 对降低糊粘 度有显著效果,平均 糊粘度仅·。

牡丹江树脂厂在,聚合釜生产线 上 使用替代,生 产运行情况也十分良好可以呈著降低糊粘度 从,的一下降到·运行平稳 聚合前期反应速度快,后期无“爆聚”现象泡沫少而且 泡沫消失快,有效防止生产过程中的泡 沫 夹带配料方便,无粉尘、无刺激性 气味降低 了废水处理 量改善了 劳 动 环境表用作乳化剂的推荐配方表表用、作之 乳 化剂性能对比乳乳化剂剂性能能名名称称称称称称称称称称称称称称称称称称称称称称称称称绝绝绝对粘度度糊粘度度水分分过筛率率白度度一··写写目合格格合格格结论序号士乳化剂它助剂适量量量适适一在氯乙烯聚合配方 中的参考用量列于表牡丹江树脂厂在乳 液法氯乙烯聚合工 业 生 产 釜中对和平 行 考察试验,结果所得糊 树脂 的性能对比如 下仲烷基 磺酸钠是一 种综合应用性能优良的阴离子表面活性剂与烷基硫酸盐、直链烷基磺酸盐、直链烷基苯磺酸盐和季胺盐等其它常用 阴离子表面活剂相比,表面张力低,降低油水界面张力效能高,乳化力和乳化稳定性好,水溶性和润湿性强,分散性好,对软、硬水质的适应性宽,去污力强,泡沫性小,无刺激性气味,易于生物降解,而且水一光磺 氧化 法生产工艺较简便,产 品性能稳定。

因此在洗涤剂、日用化学品、纺织印染、金属加工、选矿、制革、采油、农药和高聚物制备等领域得到广泛应用而且越来越成为表面活性剂 中的一种主要 品种河北轻工化学总厂生产的产品经 用于氯乙烯乳液 聚合、微悬 浮聚合和 丁二烯一丙烯睛乳液聚合作乳化剂,与,十二烷基 硫酸钠相比,相对用量减少,反 应周期缩 短,反应平稳,易于操作控制,生产过程中泡 沫少,无粉尘 和刺激性 气味,产品质量提高,糊粘度降低,对 生产无不 良影响,可以替代传统的乳化剂参考文献曾铁鼎,《仲烷基磺酸钠的制备、性能及应用》刘 大华编,《合成橡胶工业手册》米振瑞,《在行业中的应 用》《性能研究》内部资料天津市界面与胶体科学研究所。