低泡高效针织物除油剂的生产高毛效低泡
2011-05-11 00:59阅读：
去油剂TF-103研发工作报告书
传化化工 研发部
织物成为染色或印花品要经过一系列的工艺，诸如退煮漂等才能进入染色、印花整理，在整个过程中经常会由于机械或人为的因素难给织物沾上难以除去的机油等油性物质。由于这些物质的存在会给今后的染色或印花带来染疵，影响染色品的外观，而成为次布，给工厂带来不必要的经济损失。据工厂实际了解的情况看：一般中型染厂由于油渍而造成的经济损失每年约在30.00万元左右。因而大量染厂。
急需除去织物上油渍的助剂去油灵
现在市场上有几家厂在生产该产品,但在性能和效果上还达不到生产厂家的要求,与进口去油灵相比有极大的差距。经上虞市万利达化工有限公司提出,我院通过精选配方,配制出了性能优良的去油灵TF-103。该产品在去油能力上可与进口助剂相比美。特别是对重油渍有实际的去油能力。同时改以前粉状态为液体分散状态,为工厂使用提供了极大的方便。
基本原理
机油与纤维的亲和力
机油由于其属油性产品，一般对化纤产品诸如涤纶，腈纶等有一定的亲和力，并且可以渗透到纤维的内部，难以除去。
涤纶的主要结构如下
具有疏水性,而机油是从石油中分离出来的具脂肪烃或脂环烃、芳烃的衍生物。根据相似相溶的原理,机油和涤纶纤维有一定的亲和力,可以渗透到涤纶纤维的无定形区,甚至还可以膨化纤维进入结晶区,因而从涤纶纤维中除去油渍的难度比较大。在除去涤纶上的油渍时,乳化剂可除去浮在纤维表面的油渍。吸附剂,助溶剂等助剂,使涤纶内部的油渍溶出,才能达到真正除去涤纶上的油渍的目的。其作用机理如下：吸附剂可吸附浴中被溶出的油渍，使之除油不平衡，达到提高油率的目的，助溶剂是一类即可溶于机油又可溶于水的一类物质，与涤纶无亲和力，但可进入涤纶内部，溶解机油，减小机油
与涤纶亲和力达到除油的目的。
机油与其它纤维诸如天然纤维的亲和力比较小,一般只浮在纤维的表面,很难渗透到纤维内,并且亲和力较小,除去比较容易。
一、
实验部分
1、
原材料
表面活性剂A：脂肪酸甲酯乙氧基化物 3EO（PEMEX喜赫石油）
表面活性剂B：异构十三碳脂肪醇醚7EO（DOW 美国陶氏化学）
表面活性剂C：AEO-9（浙江皇马化工）
吸附剂尿素
工业级
助溶剂D：丁基溶纤剂
（江苏天音化工）
助溶剂E：石油醚
（江苏天音化工）
助溶剂F：四氯乙烯
（江苏天音化工）
助溶剂G：异戊二醇
（江苏天音化工）
2、
仪器和设备
白度仪
3、
去油速度测定
在5*5cm
2T/C布上涂上一层机油，然后浸入水比1：20的水溶中，滴加1滴去油剂，测定从加入去油剂时至无油滴逸出的时间。
4、
去油率的测定：
在5*5
cm
2T/C布上涂上一层机油，然后浸入水比为1：20的水溶中，滴加1滴去油剂，测定去油剂加入后，油滴逸出后的白度，则：
去油率=
*100%
二. 去油剂的配制
1. 表面活性剂的选择
表面活性剂具有乳化分散等功能,具有较优的去油污能力,根据大量的试验探索发现以表面活性剂A、表面活性剂B、表面活性剂C进行复配效果较佳。
表1
表面活性剂A对去油率、去油速度的影响
表面活性剂A
|
0
|
5%
|
6%
|
7%
|
8%
|
10%
|
12%
|
13%
|
15%
|
去油速度
|
-----
|
1min
|
1min
|
1min
|
50S
|
50S
|
45S
|
45S
|
40S
|
去油率
|
-----
|
0.7
|
0.75
|
0.75
|
0.8
|
0.85
|
0.85
|
0.85
|
0.9
|
表2
表面活性剂B对去油率、去油速度的影响
表面活性剂B
|
0
|
5%
|
6%
|
7%
|
8%
|
10%
|
12%
|
13%
|
15%
|
去油速度
|
-----
|
1min
|
1min
|
1min
|
1min
|
50S
|
50S
|
45S
|
45S
|
去油率
|
-----
|
0.6
|
0.65
|
0.67
|
0.71
|
0.73
|
0.75
|
0.75
|
0.75
|
表3
表面活性剂C对去油率、去油速度的影响
表面活性剂C
|
0
|
5%
|
6%
|
7%
|
9%
|
10%
|
13%
|
15%
|
去油速度
|
-----
|
1min
|
1min
|
1min
|
1min
|
1min
|
50S
|
50S
|
去油率
|
-----
|
0.40
|
0.50
|
0.50
|
0.55
|
0.65
|
0.65
|
0.65
|
表1-3列出了表面的活性剂A、B、C单独作去油剂时与去油率,去油速度的关系。从表1-3中可以出，表面的活性剂A、B或C的用量增加去油污的能力增加，去油速度提高。其中以表面的活性剂A的单独去油率较高，B
与C次之。但总体效果不理想，还有油渍在纤维上吸附，不能被全部除去。为了提高去油率还进行了以A为主分别与B、C的复配实验，实验见表4-5。
表4
A、B复配对去油率，去油速度的影响（总量为15%）
A：B
|
1：1
|
1：2
|
1：3
|
1：4
|
去油速度
|
30S
|
30S
|
28S
|
28S
|
去油率
|
0．81
|
0．82
|
0．86
|
0．86
|
|
|
|
|
|
A：B
|
2：1
|
3：1
|
4：1
|
5：1
|
去油速度
|
29S
|
28S
|
27S
|
26S
|
去油率
|
0．88
|
0．91
|
0．92
|
0．95
|
从表4中可以看出，固定A组分的用量提B组分的用量，去油速度与去油率都有增加，但去油率仍不能满足要求，去油率速度有极大的提高。反之，固定B组分的用量，提高A组分的用量，去油速度比前面所述有所提高，去油率较大，从另一方面验证了脂肪酸甲酯
乙氧基化物（FMEE）的去油能力好于脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂。
表5
A、C复配对去油率，去油速度的影响（总量为15%）
A：C
|
1：1
|
1：2
|
1：3
|
1：4
|
1：5
|
2：1
|
3：1
|
4：1
|
5：1
|
6：1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
去油速度
|
35S
|
34S
|
34S
|
32S
|
32S
|
30S
|
30S
|
28S
|
28S
|
28S
|
|
|
|
|
|
|
|
去油率
|
0．75
|
0．77
|
0．77
|
0．80
|
0．80
|
0．84
|
0．86
|
0．87
|
0．90
|
0．90
|
|
|
|
|
|
|
|
表6
A、B、C复配对去油率，去油速度的影响（总量为15%）
A：B：C
|
1：1：1
|
2：1：1
|
2：2：1
|
3：1：1
|
3：2：1
|
3：3：1
|
4：1：1
|
4：2：1
|
4：3：1
|
去油速度
|
25S
|
24S
|
23S
|
22S
|
20S
|
22S
|
20S
|
13S
|
20S
|
去油率
|
0．99
|
0．99
|
0．99
|
1．00
|
1．00
|
0．99
|
1．13
|
1．17
|
1．10
|
从表5中可以看出，固定A组分提高C组分的含量，去油率增幅不大，没有A与B组合效果佳，去油速度亦增加不大。与A与B组合相比普遍要低。反之提高A组分，固定B组分，效果比固定A组分提高C组分效果普遍要好。
从上面的实验可以看出A组分的去油效果最佳，实验中以A组分为主进行ABC三组合复配。结果见表6，从表6中可以看出A、B、C三组合复配时去油率和去油速度大大提高。随着A组分用量的提高去油速度和去油率都有所提高。其中ABC按3：1：1，3：2：1，4：1：1，4：2：1，4：3：1，复配时去油率可达100%以上，根据去速度以4：2：1复配时最快，为13S。在实验中A：B：C将按4：2：1复配。
2．吸附剂尿素的影响
尿素的作用主要是通过吸附作用减少油渍在溶液中的含量，使油渍吸附在尿素上，破坏溶液的平衡，使纤维上的油渍更易进入溶液，有利于油渍从织物上脱附，提高去油速度和去油率。吸附剂的用量与去油速度和去油率的关系见表7。
表7.
吸附剂尿素用量与去油率的关系
吸附剂D
|
0
|
0.5%
|
1%
|
2%
|
2.5%
|
3%
|
4%
|
5%
|
去油率
|
0.55
|
0.75
|
0.85
|
0.95
|
0.99
|
1.00
|
1.05
|
1.10
|
去油速度
|
1s
|
28s
|
21s
|
20s
|
20s
|
20s
|
18s
|
17s
|
从表7中可以看出，随吸附剂尿素用量的增加去油率，去油速度增加，当尿素的用量大于3%时，去油率大于100%，去油速度小于20S。从实验可以说明吸附剂尿素对油渍有较高的亲和力，使水溶中的油渍吸附到尿素上，破坏水中纤维织物上的平衡，从而有利于油渍进一步地进入水相中。达到提高去油速度与去油率的目的。根据实验结果吸附剂用量在3-5%之间较好。
3.
助溶剂的选择和影响
助溶剂的种类很多,经过实验选择助溶剂D、E、F、G的效果较好,助溶剂一般选用标准为:(1)对机油有极强的溶解性;(2)对纤维织物无亲和力;(3)能够在水中溶解。其作用机理是：首先使纤维上的机油溶解于助溶剂中，降低机油与纤维特别是涤纶纤维的亲和力，然后通过表面活性剂的洗涤，吸附剂的吸附等作用，使纤维上或纤维内部的机油脱附，达到彻底净洗的目的。试验结果见表8~11
表8
D的用量与去油率和去油速度的关系
E1
|
0
|
0.5%
|
1%
|
2%
|
2.5%
|
3%
|
3.5%
|
4%
|
5%
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
去油速度
|
1min
|
30s
|
25s
|
20s
|
20s
|
19s
|
19s
|
17s
|
17s
|
|
|
|
|
|
|
|
|
去油率
|
0.85
|
0.95
|
0.99
|
0.99
|
100
|
105
|
110
|
110
|
110
|
|
|
|
|
|
|
|
|
表9
E的用量与去油率和去油速度的关系
E2
|
0
|
0.5%
|
1%
|
2%
|
2.5%
|
3%
|
3.5%
|
4%
|
5%
|
|
|
|
|
|
|
|
|
去油速度
|
1min
|
40s
|
35s
|
30s
|
25s
|
21s
|
20s
|
20s
|
20s
|
|
|
|
|
|
|
|
去油率
|
0.85
|
0.90
|
0.95
|
0.97
|
0.99
|
0.99
|
100
|
105
|
110
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
表10
F的用量与去油率和去油速度的关系
E3
|
0
|
0.5%
|
1%
|
2%
|
2.5%
|
3%
|
3.5%
|
4%
|
5%
|
|
|
|
|
|
|
|
|
去油速度
|
1min
|
35s
|
30s
|
28s
|
25s
|
20s
|
20s
|
19s
|
19s
|
|
|
|
|
|
|
|
去油率
|
0.85
|
0.90
|
0.95
|
0.97
|
0.99
|
0.99
|
100
|
105
|
110
|
|
|
|
|
|
|
|
表11
G的用量与去油率和去油速度的关系
E4
|
0
|
0.5%
|
1%
|
2%
|
2.5%
|
3%
|
3.5%
|
4%
|
5%
|
|
|
|
|
|
|
|
|
去油速度
|
1min
|
35s
|
33s
|
28s
|
26s
|
25s
|
20s
|
19s
|
19s
|
|
|
|
|
|
|
|
去油率
|
0.85
|
0.90
|
0.95
|
0.97
|
0.99
|
0.99
|
100
|
105
|
110
|
|
|
|
|
|
|
|
表8-11列出了助溶D、E、F、G的用量与去油率和去油速度的关系。从表中可以看出助溶剂的用量增加，，去油率和去油速度都有明显的提高。从实验结果可知，助溶剂D的去油能力最好，E、F、G效果次之。D用量在2.5%时即可将油渍全部除去，而E，F与G用量为3.5%时的去油率可达100%。从D的结构来分析，D的水溶性和溶油性比E、F、G要强，所以去油率要比E、F、G强，从实验结果中可以看出，助溶剂可以水相中溶解机油，使机油在水相与纤维上的平衡被打破，有利于机油从纤维上进入到水相中。（2）可进入纤维内部队溶解机油，减小机油纤维的亲和力，使之更易被洗涤脱附，达到净洗的目的。根据实验结果，选择D为助溶剂，用量4-6.5%之间。
4.去油剂配方的确定
初步配方如下:
脂肪酸甲酯乙氧基化物：
6—12%
异构脂肪醇醚：
3—6%
AEO-9：
1—3%
吸附剂尿素
1— 3%
乙二醇单丁醚
3— 5%
水
补足余量
配方的优化：
正交设计，选择四因子，二水平实验,A
1因子为表面活性剂A:B:C=4:2:1，B
1因子为吸附剂尿素，C
1因子为助溶剂乙二醇单丁醚,设定:
A
1 13%
A
2
15%
B1
3% B2 4%
C
1 3%
C
2 4%
进行如下八组实验:
1.A
1B
1C
1
2.A
1B
1C
2
3.A
1B
2C
1
4.A
1
B
2C
2
5.A
2B
1C
1
6.A
2B
1C
2
7.A
2B
2C
1
8.A
2B
2C
2
实验结果见表12-14
表12
正交实验结果
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
去油速度
|
22S
|
23S
|
21S
|
19S
|
21S
|
20S
|
18S
|
17S
|
去油率
|
0．97
|
0．99
|
1．00
|
1．00
|
1．05
|
1．05
|
1．10
|
1．10
|
表13
去油速度方差分析
|
平均值
|
平方和
|
A
|
1.1
|
10
|
B
|
1.4
|
15
|
C
|
0.4
|
1.1
|
B×C
|
-0.4
|
1.1
|
A×C
|
-1.25
|
1.25
|
A×B
|
-1.25
|
1.25
|
表14
去油率方差分析
|
平均值
|
平方和
|
A
|
-0.04
|
0.136
|
B
|
-0.017
|
0.0238
|
C
|
-0.0025
|
5×10-5
|
B×C
|
-0.0025
|
5×10-5
|
A×B
|
0.0075
|
4.5×10-3
|
A×C
|
-0.0025
|
5×10-5
|
表12列出了八组正交实验结果，表13-14是正交实验结果分析。
表13为去油速度的方差分析，从表13中可以看出因子A、B对去油速度影响最显著，而C影响不大。其中B5C，A5C，A5B交互作用影响较大。
A因子的用量提高有利于在水溶液中形成更多的胶束，使进入水相的机油能够迅速被分散，提高去油速度，所以A因子对去油速度有增效作用并且很显著。
B因子的作用主要是吸附水相中的油渍，破坏油在水相与纤维相中的平衡，提高去油速度，提高B因子用量对提高去油速度有增效作用。
B5C，A5C，A5B都有交互作用，并且会降低去油速度，根据二元分析可知，选择A2、B2、C1比较好。
表14为正交实验的去油率方差分析，从方差分析表中可以看出，其它因子的影响都不显著，其中A因子B因子的影响较显著。但对去油率的作用都是减效的。
结合表13-14认为选择A2、B2、C1、效果较好，根据实验最佳配方应为：
脂肪酸甲酯乙氧基化物：
12%
异构脂肪醇醚：
6%
AEO-9：
3%
吸附剂尿素
3%
乙二醇单丁醚
7%
水
69%
二、去油剂去除织物油渍试验
工艺处方：
处方：1.5-3%g o.w.f
水比
1:20
工艺：浸泡、搅拌约10-30分钟
结果见表15，从表15中可以看出去油剂TF-103对各种织物的去油效果均佳，都达到或超过了1.0
表15.去油剂TF-103对各种织布物的去油率的影响
匹布
|
去油率
|
|
|
C 100%.薄
|
1.10
|
|
C 100%.厚
|
1.05
|
|
T/C
|
1.0
|
|
R/T
|
1.0
|
|
T
|
1.0
|
|
腈纶针织物
羊毛针织品
|
1.0
1.05
|
|
三、
结论
根据实验论证可得出如下结论：
（1）
表面活性剂选择A、B、C，以4：2：1复配去油效果最佳。
（2）
吸附剂尿素用量在3-5%时去油效率较好。
（3）
助溶剂D、E、F、G以助溶剂D乙二醇单丁醚的去油效率较高。其作用大于2.5%时除油率达100%
（4）
最佳优化配方为
表面活性剂
21%
吸附剂尿素
3%
助溶剂乙二醇单丁醚
7%
水
69%
去油剂TF-103大样试验
去油剂的合成：
1、
配方：
脂肪酸甲酯乙氧基化物：
12%
异构脂肪醇醚：
6%
AEO-9：
3%
吸附剂尿素
3%
乙二醇单丁醚
7%
水
69%
2、
工艺
将水加入反应签中，开动搅拌，加入助溶剂乙二醇单丁醚、表面活性剂搅均匀，最后加入吸附剂尿素，搅拌均匀，继续搅拌0.5小时之后，加入适量的消泡剂。出釜、打包。
二、
去油剂的大货应用（萧山三元集团）
去油剂TF-103 1.0-3.0% o.w.f./ 浴比1：20已污染涤棉布300kg
加入染缸，浸泡约10-30分钟。通过去油剂TF-103对涤棉织物的去油率为1.10,效果良好。
