F—111酯類增稠劑的合成與性能

摘要：以丙烯酸，聚醚為原料，以酸催化劑為引發(fā)劑。經(jīng)酯化共聚，合成了一種適宜于水性體系增稠的水溶性丙烯酸酯類增稠劑。并研究了其應(yīng)用性能，結(jié)果表明，產(chǎn)品具有重要的推廣價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：F-111增稠劑 增稠性能 洗滌劑增稠

1 概述

增稠劑是能增加體系粘稠度，并保持其相對(duì)穩(wěn)定的物質(zhì)，它廣泛應(yīng)用于清洗、印染、建筑、涂料、食品、油田等許多領(lǐng)域。增稠劑通常分為無(wú)機(jī)增稠劑和有機(jī)增稠劑。無(wú)機(jī)增稠劑主要有硅酸鹽、陶土、膨潤(rùn)土等。有機(jī)增稠劑又分為天然增稠劑和合成增稠劑。天然增稠劑包括各種天然樹(shù)膠、淀粉、纖維素及其衍生物、多糖等。合成增稠劑主要有丙烯酸類、丙烯酰胺胺類、聚氨酯類。天然增稠劑最先為人們所使用，然而由于它流變性能不佳，易受生物的破壞，目前主要用于食品添加劑及油田領(lǐng)域的增稠。合成增稠劑是近20年來(lái)開(kāi)發(fā)出的高分子增稠劑。由于基結(jié)構(gòu)多樣，品種豐富，能滿足各種流變性能的要求，因而發(fā)展極為迅猛。丙烯酸酯是其中最為重要的一類增稠劑。

合成丙烯酸酯增稠劑常用的單體有（甲基）丙烯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸長(zhǎng)鏈酯、丙烯酰胺、馬來(lái)酸、馬來(lái)酸酐等。酸性單體用堿中和后能提高體系粘度，酯類單體則賦予共聚物以柔性。長(zhǎng)鏈酯（如丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸十八烷基酯）由于疏水基團(tuán)的作用而發(fā)生聚變，使大分子鏈產(chǎn)生分子間締合，增大流體力學(xué)體積，從而增加了體系的粘度。

液體洗滌劑粘稠度一方面是使用上的需要，一方面是滿足消費(fèi)者的外觀需求。因此，產(chǎn)品的粘稠度成為消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。目前，市場(chǎng)上應(yīng)用于液洗類產(chǎn)品中的增稠劑主要是：硬脂酸聚乙二醇酯，纖維素等，有時(shí)配合氯化鈉作增稠。但都存在產(chǎn)品溶解操作不方便，以及所得產(chǎn)品易受溫差影響不穩(wěn)定，體系返稀，返白，甚至產(chǎn)品分層導(dǎo)致嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，它們的加入對(duì)產(chǎn)品的去污效果沒(méi)有任何幫助。為此，要獲得產(chǎn)品理想的粘度，尤其對(duì)活性物含量較低的體系，尋找一種合適的增稠劑，是市場(chǎng)逼切的需要。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)試劑：AEO-9（脂肪醇聚氧乙烯-9醚），邢臺(tái)藍(lán)星助劑廠；十二烷基苯磺酸，南京“加佳”牌；CAB-30（椰油酰胺丙基甜菜堿），LAO-30（氧化胺），廣東肇慶鼎湖華達(dá)化工廠；丙烯酸，北京東方化工廠；6501（椰子油二乙醇酰胺），AES（脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉），湖南麗臣奧威實(shí)業(yè)有限公司。

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器：增力電動(dòng)攪拌器，實(shí)驗(yàn)用電熱爐，溫度計(jì)，NDJ-1型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，羅氏泡沫儀，pH計(jì)，恒溫箱，常用玻璃實(shí)驗(yàn)儀器。

2.3 F-111酯增稠劑的制備。準(zhǔn)備四口玻璃燒瓶，接上溫度計(jì)，回流冷凝管，攪拌捧，先加入AEO-9和丙烯酸，十二烷基磺酸，催化劑攪拌均勻，加入引發(fā)劑升溫至體系發(fā)生反應(yīng)，加熱回流并控制保溫1-2h。體系逐漸增稠至最大并穩(wěn)定，pH值升高至穩(wěn)定。降溫至60-70℃，加入CAB和水，攪拌均勻得目的產(chǎn)物，為淡黃色粘稠狀液體。

2.4 組份及條件影響實(shí)驗(yàn)。對(duì)所確定之配方作了AEO-9和丙烯酸的配比調(diào)整，注意酸催化劑，引發(fā)劑的加入以及反應(yīng)溫度，時(shí)間對(duì)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的影響。由于制備過(guò)程經(jīng)過(guò)酸化，共聚合放熱，所以從體系的溫度，粘度，以及酸值可以判斷反應(yīng)的進(jìn)行和終止。

2.4.1 AEO-9和丙烯酸的配比：增加AEO-9，目的產(chǎn)物粘度較小，產(chǎn)品增稠效果較差；增加丙烯酸，目的產(chǎn)物粘

度增大。酯化共聚產(chǎn)物含量增加，產(chǎn)物增稠效較好，但如果

產(chǎn)物含量增大，本身粘度過(guò)大，生產(chǎn)中攪拌困難，同時(shí)產(chǎn)品使用時(shí)也不方便，故此需對(duì)其配比控制一個(gè)恰當(dāng)?shù)哪柋戎怠?/p>

2.4.2 酸催化劑，引發(fā)劑的加入，以及適宜的反應(yīng)溫度，對(duì)促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行極其重要。催化劑，引發(fā)劑加速反應(yīng)的開(kāi)始，適宜的溫度保證酯化反應(yīng)及聚合反應(yīng)的進(jìn)行，溫度太低反應(yīng)變慢甚至無(wú)法進(jìn)行，溫度升高反應(yīng)迅速激烈，溫度過(guò)高甚至?xí)┚郏瑖?yán)重時(shí)產(chǎn)生膠連導(dǎo)致合成失敗。

2.4.3 反應(yīng)時(shí)間是確保反應(yīng)完全的必要。通過(guò)設(shè)定的適宜溫度，一般1-2小時(shí)可達(dá)到酯化及聚合反應(yīng)的完全。這可從體系的自身粘度及pH值趨向穩(wěn)定得到判定。

2.5 產(chǎn)物性能的測(cè)定

2.5.1 泡沫性能改進(jìn)Ross-Miles發(fā)泡沫測(cè)試（GB/T

7462-94）

表1 發(fā)泡沫性能測(cè)試

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因此，目的產(chǎn)物更具良好的起泡，穩(wěn)泡性能。

2.5.2 增稠性能的比較

取十二烷基苯磺酸8%，AES5%配成水溶液，然后分別用6501、CAB-35、LAO-30，本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物作增稠劑，加入量分別為0.5%，0.8%，1.2%，鹽的用量固定在0.5%，pH值調(diào)到8.0左右，25℃下測(cè)定粘度，結(jié)果如下：

表2 增稠性能的比較

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從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物F-111的增稠性能遠(yuǎn)高于6501，CAB和LAO-30。

2.5.3 無(wú)鹽增稠性能的比較

測(cè)試配方為：十二烷基苯磺酸：10%，AES：3%，6501：1.5%，F(xiàn)-111增稠劑/聚乙二醇雙酯：1%，NAOH：調(diào)pH值7-8，水至100。

測(cè)試條件：NDJ-1型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，3號(hào)轉(zhuǎn)子12轉(zhuǎn)速，28℃。

結(jié)果如下：

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圖1 無(wú)鹽配方增稠性能的比較

F-111具有較高的增稠能力，不使用鹽（NACL）的情況下，仍具有優(yōu)異的增稠性，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)鹽配方。

2.5.4 實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物對(duì)粘溫彈性的積極意義

取市售品牌洗潔精，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物F-111自配洗潔精。于各種溫度下測(cè)定其粘度。

表3 不同溫度下的粘度測(cè)試

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由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)反映：實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物能賦予產(chǎn)品更佳的粘溫彈性。

2.5.5 實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物與其它表面活性劑的去污力比較

比較3%濃度下的各種表面活性劑，在不同硬水中的去污力，數(shù)據(jù)如下：

表4 表面活性劑在不同硬水中的去污力（%）

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實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物F-111自身具有表面活性與良好的絡(luò)合分散性能，因而在不同硬水條件下有優(yōu)異的去污力。

3 結(jié)果與討論

制備本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物F-111原料均為市售工業(yè)原料，方便易購(gòu)，生產(chǎn)工藝要求溫度不高，常壓操作，使得反應(yīng)易于控制。生產(chǎn)過(guò)程不使用溶劑，不會(huì)污染環(huán)境，無(wú)安全隱患。產(chǎn)物具有優(yōu)異的增稠穩(wěn)泡能力，用于配制低活性物濃度液體洗滌劑，可顯著增大產(chǎn)品的粘稠度，有效降低產(chǎn)品成本，同時(shí)具有良好的洗滌、去油污協(xié)同能力，提高其它表面活性劑的洗滌作用，并減少液體洗滌劑的滑膩感。產(chǎn)物易溶解于水，方便添加于生產(chǎn)中任一階段，綜合效果明顯優(yōu)于6501、CAB、LAO等產(chǎn)品，更是聚乙二醇酯，纖維素類不可同比的，因?yàn)樗鼈冊(cè)谌ノ?，發(fā)泡方面基本沒(méi)有效果。因此，該產(chǎn)品值得深入研究推廣，必將有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]刁立鵬，張曉東.丙烯酸系增稠劑制備工藝的研究及性能測(cè)試[J].青島大學(xué)學(xué)報(bào)（工程技術(shù)版），2011（01）.

[2]葉高勇，張寶華.水性丙烯酸增稠劑的合成及性能研究[J].印染助劑，2004（06）.

[3]徐淑姣，穆銳，鄧愛(ài)民.聚丙烯酸酯類增稠劑的合成及性能研究[J].沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（03）.