4纺织助剂化学.

2014年9月29日•阳离子表面活性剂胺盐类阳离子表面活性剂烷基季铵盐类阳离子表面活性剂由低碳胺制得的阳离子表面活性剂•胺盐类阳离子表面活性剂脂肪胺可分为伯胺、仲胺和叔胺。脂肪胺为弱碱，碱性强弱顺序为：伯胺仲胺叔胺，同系物中，随着碳氢链增长其碱性略为下降。其碱性可用离解常数Kb来表示：][][][23RNHOHRNHKb一些脂肪胺的Kb脂肪胺pKb脂肪胺pKb甲胺3.4十四胺3.38三甲胺4.2十六胺3.39三乙胺3.24十八胺3.4辛胺3.25双辛胺3癸胺3.36双十二胺3.005十二胺3.37双十八胺3.005脂肪胺在水溶液中呈碱性，在酸性条件下，形成可溶于水的胺盐，而体现一定的表面活性。长链脂肪胺除本身成盐作为阳离子表面活性剂外，大部分用于合成季铵盐表面活性剂。•脂肪胺的制备工业上制造脂肪胺是以油脂中脂肪酸为原料分两步进行的，先将脂肪酸与氨反应脱水制成脂肪腈，脂肪腈在镍催化剂存在下，加氢还原生成脂肪胺。合成反应式如下：RCOOHNH3RCONH2H2O++RCONH2RCNH2O+RCNH2NiRCH2NH22+•伯胺•仲胺•叔胺•胺盐类阳离子表面活性剂RNH2NH3ROH++H2ONH3H2O2++ROHH2R2NH2催化剂2RN(CH3)2HCHOcat2RNH2+++2H2H2OH2O++ROHH2catRN(CH3)2(CH3)2NH物化氧过++(CH3)2NHHBrRCH2CH2N(CH3)2RCH2CH2BrRCH2CH2BrHBrRCH=CH2+RNH2CH2CH2ORNCH2CH2OHCH2CH2OHOH-230℃+RNH2CH3COOHRN+H3CH3COO-•烷基季铵盐类阳离子表面活性剂烷基季铵盐的结构为：RNR1R3R2+Z-C16H33Br-+NCH3CH3CH3C18H37Cl-+NCH3CH3CH2NO3-C18H37NCH3CH3CH2CH2OH+CH3SO4-CH2CH2OHCH2CH2OHCH3NCH2CH2OH+C18H37NC18H37CH3CH3Br-+表2-7常用的直接连接型阳离子表面活性剂名称结构用途1231阳离子表面活性剂抗静电、杀菌碱减量促进剂1631阳离子表面活性剂柔软、杀菌1227阳离子表面活性剂缓染、碱减量促进剂缓染剂DC柔软、缓染抗静电剂SN抗静电、碱减量促进剂抗静电剂TM合纤抗静电柔软剂DOD柔软、抗静电Br-+C12H25NCH3CH3CH3Cl-+C12H25NCH3CH3CH2•阳离子表面活性剂12271227阳离子表面活性剂是由十二烷基二甲基叔胺与氯化苄反应制得的。反应式如下：CH2ClRNCH3CH3Cl-+C12H25NCH3CH3CH2+•抗静电剂SN抗静电剂SN是由十八烷基二甲基胺先与硝酸发生中和反应，然后再与环氧乙烷加成来制取的。反应式如下：CH2CH2O+C18H37N+HCH3CH3NO3-C18H37N+HCH3CH3NO3-+NO3-C18H37NCH2CH2OHCH3CH3HNO3C18H37NCH3CH3+•十二烷基二甲基羟乙基氯化铵十二烷基二甲基羟乙基氯化铵可由烷基二甲胺与氯乙醇反应制得，合成反应式如下：Cl-+C12H25NCH3CH3CH2CH2OH+C12H25NCH3CH3ClCH2CH2OH•抗静电剂TM由三乙醇胺与硫酸二甲酯反应可制备抗静电剂TM。反应式如下：NCH2CH2OHCH2CH2OHCH2CH2OH(CH3)2SO4CH3NCH2CH2OHCH2CH2OHCH2CH2OHCH3SO4-++由低碳胺制得的阳离子表面活性剂•脂肪酰氯和低碳胺的缩合亲水基和疏水基通过酰胺基连接的阳离子表面活性剂亲水基和疏水基通过酯基连接的阳离子表面活性剂脂肪酸与多乙烯多胺缩合•脂肪酰氯和低碳胺的缩合可得到一类亲水基和疏水基通过酰胺基连接的阳离子表面活性剂。其代表产品是Sapamine类表面活性剂。其基本结构为N,N-二乙基-2-油酰胺基乙胺，结构式如下：一些Sapamine类表面活性剂CH3COOHC17H33CONHCH2CH2NC2H5C2H5C17H33CONHCH2CH2NC2H5C2H5HClC17H33CONHCH2CH2NC2H5C2H5CH3CH(OH)COOHCH3SO4-+C17H33CONHCH2CH2NC2H5C2H5CH3Cl-+C17H33CONHCH2CH2NC2H5C2H5CH2产品名称表面活性剂结构SapamineASapamineCHSapamineLSapamineMSSapamineBCH•N,N-二乙基-2-油酰胺基乙胺可由油酸与三氯化磷合成油酰氯，然后再与N,N-二乙基乙二胺缩合而成。反应式如下：C17H33COOHPCl3NaOHC17H33COClH3PO4C17H33COClNH2CH2CH2NC2H5C2H5C17H33CONHCH2CH2NC2H5C2H5++++C17H35CONHCH2CH2NCH3CH3CH2Cl-C17H35CONHCH2CH2NCH3CH3C17H35CONHCH2CH2CH2NCH2CH2OHCH3CH3+Cl-产品名称表面活性剂结构匀染剂AN匀染剂PCAerosolSE•以AerosolSE为例介绍这类产品的合成方法。AerosolSE可由硬脂酰氯与N,N-二甲基丙二胺进行缩合，然后再用氯乙醇季铵化来制取。合成反应式如下：C17H35CONHCH2CH2CH2NCH2CH2OHCH3CH3+Cl-C17H35COClNH2CH2CH2CH2NCH3CH3C17H35CONHCH2CH2CH2NCH3CH3C17H35CONHCH2CH2CH2NCH3CH3ClCH2CH2OH++•亲水基和疏水基通过酯基连接的阳离子表面活性剂如果脂肪酰氯或脂肪酸与含有羟基的低碳胺反应，则可得到一类亲水基和疏水基通过酯基连接的阳离子表面活性剂。该类表面活性剂的代表产品为Soromine系列产品C17H35COOCH2CH2NCH2CH2OHCH2CH2OHC17H35COOCH2CH2NC4H9C4H9C17H35COOCH2CH2NHCH2CH2O(CH2CH2)2~3H产品名称表面活性剂结构SoromineA(乳化剂FM)SoromineCBSoromineAF一些Soromine系列产品H2O+℃160~180NCH2CH2OHCH2CH2OHCH2CH2OHC17H35COOHC17H35COOCH2CH2NCH2CH2OHCH2CH2OH+•脂肪酸与多乙烯多胺缩合脂肪酸及其酯与多元胺经缩合、脱水闭环可得到烷基咪唑啉类阳离子表面活性剂。例如，由脂肪酸与N-羟乙基乙二胺经缩合成酰胺，然后脱水闭环制得烷基N-羟乙基咪唑啉。反应式如下：RCNCH2NCH2CH2CH2OHRCOONHCH2CH2NHCH2CH2OHRCOOHH2OH2OH2O--NH2CH2CH2NHCH2CH2OH++烷基N-羟乙基咪唑啉可进一步季铵化，得到季铵盐表面活性剂。反应式如下：+RCNCH2NCH2H3CCH2CH2OHCH3ClRCNCH2NCH2CH2CH2OH+Cl-两性离子表面活性剂•两性咪唑啉衍生物的合成•甜菜碱型两性表面活性剂•氨基酸类表面活性剂•在表面活性剂分子的一端既含有阴离子基又含有阳离子基的表面活性剂，称为两性离子表面活性剂。•两性表面活性剂按其阳离子结构分类。可分成五大类：两性咪唑啉衍生物类；甜菜碱类；氨基酸类；卵磷脂类；大分子类。咪唑啉型两性表面活性剂两性咪唑啉衍生物是两性表面活性剂中产量和品种最多、应用最广的一种。工业生产的咪唑啉两性表面活性剂都以2-烷基-2-咪唑啉为起始剂。其代表产物为2-烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉，NCRNCH2CH2OHCH2COO-+•两性咪唑啉衍生物的性质和用途两性咪唑啉衍生物由于性质温和，无毒，对皮肤朗激性小，大量用于日用化学工业。它还具有许多适宜于纺织印染加工特点：同各种助剂配伍性好，与一般树脂、防缩防皱整理剂、净洗剂和部分染料都能同浴处理；具有良好的渗透性和净洗力，对钙皂有分散能力，耐硬水，耐电解质，与其他离子型表面活性剂复配后，可作为高效净洗剂•两性咪唑啉衍生物的合成2-+NCRNCH2CH2OHH2OH2NCH2CH2NHCH2CH2OHRCOOHClCH2COONaNaOH+NCRNCH2CH2OH+NCRNCH2CH2OHCH2COO-•甜菜碱型两性表面活性剂甜菜碱是从甜菜中提取的天然含氮化合物，学名为三甲基乙酸铵NCH2COO-CH3CH3CH3•甜菜碱型两性表面活性剂的性质与用途甜菜碱型两性表面活性剂的特点为化学稳定性好，能耐硬水、氧化剂、还原剂和一般浓度的电解质，对酸碱度适应性较广，能与很多染料和印染助剂配伍。印染加工中可用作还原、直接和酸性染料染色时的匀染剂。由于二乙醇酰胺的致癌问题，甜菜碱型两性表面活性剂如十二烷基二甲基甜菜碱，被建议用来替代表面活性剂6501，用于织物精炼剂、净洗剂，起增泡、稳泡和增稠作用。•甜菜碱型两性表面活性剂的种类及制备甜菜碱型两性表面活性剂根据引入的阴离子结构，可分为羧基甜菜碱型、磺基甜菜碱型等。•羧基甜菜碱型以十二烷基二甲基甜菜碱（商品名为BS-12）为例，制备方法为：首先用等摩尔的氢氧化钠溶液中和氯乙酸至pH=7，制得氯乙酸的钠盐，然后一次性加入等摩尔的十二烷基二甲基胺，在50～100℃下反应5～10h，即得十二烷基二甲基甜菜碱，浓度为30%左右。反应式如下：ClCH2COONaNaClC12H25NCH3CH3CH2COO-++++C12H25NCH3CH3H2OClCH2COONaNaOHClCH2COOH+•磺基甜菜碱磺基甜菜碱除聚有羧基甜菜碱的优点外，在化学稳定性和钙皂分散能力方面又有提高。ClCH2CHCH2RNCH2CHCH2CH3CH3RNCH3CH3Cl-NaHSO3++RNCH2CH2CH2SO3-CH3CH3+ClCH2CHCH2SO3NaOHClCH2CHCH2ORNCH2CHCH2SO3-CH3CH3OH+ClCH2CHCH2SO3NaOHRNCH3CH3+NaSO3+NaHSO3•氨基酸类表面活性剂氨基酸类表面活性剂中以氨基羧酸型两性表面活性剂最重要。这类表面活性剂可用于洗涤剂配方，还可用于杀菌剂、防锈剂、纺织品柔软剂、染色匀染剂等。+RNH2ClCH2COONaRNHCH2COONa++C12H25NH2CH2CHCOOCH3C12H25NHCH2CH2COOCH3C12H25NHCH2CH2COOCH3NaOHCH3OHC12H25NHCH2CH2COONa+多元醇脂肪酸酯烷基多苷聚醚非离子表面活性剂聚氧乙烯型聚氧乙烯型非离子表面活性剂•脂肪醇聚氧乙烯醚•烷基酚聚氧乙烯醚•脂肪酸聚氧乙烯酯•脂肪胺聚氧乙烯醚•脂肪醇聚氧乙烯醚脂肪醇聚氧乙烯醚的性质和用途高级脂肪醇与环氧乙烷反应生成脂肪醇聚氧乙烯醚，通过调节疏水基的烃链长度和聚氧乙烯基的个数可以制备完全油溶到完全水溶的各类脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂。一般，加成1~5摩尔环氧乙烷的产品是油溶性的，加成7~10摩尔环氧乙烷的产品能在水中分解或溶解。产品的水溶性随着加成的环氧乙烷摩尔数的增加而明显提高。常见脂肪醇聚氧乙烯醚产品及其性能产品HLB性能与用途平平加O-1012~13易溶于水，具有优良的乳化、净洗、润湿性能。可作为乳化剂、润湿剂、洗涤剂及纺丝油剂的组分。平平加O-1514~15易溶于水，对硬水、酸、碱稳定，具有优良的扩散、乳化、净洗、润湿性能。可作为乳化剂、匀染剂、洗涤剂及煮练剂的组分。平平加O-2015~16易溶于水，对硬水、酸、碱稳定，耐热、耐重金属盐，具有优良的扩散、乳化、净洗、润湿性能。可作为乳化剂、匀染剂、剥色剂、印花半防染剂、增艳剂等。分散剂IW17~18易溶于水，对硬水、酸、碱稳定，具有优良的扩散和乳化性能。可作为工业洗涤剂、毛/腈混纺织物一于染色的强力分散剂等。AEO-37~8易溶于油及极性溶剂中，在水中呈扩散状态，具有良好的乳化性能。可作为乳化剂、