脂肪酸甲酯乙氧基化物FMEE及其磺酸鹽FMES在羽絨清洗中的應(yīng)用

王成信

(上海喜赫精細(xì)化工有限公司，上海 201620)

羽絨纖維是一種天然角蛋白纖維，具有中空蓬松的結(jié)構(gòu)、良好的吸濕性，輕盈且保暖性能優(yōu)異。羽絨作為一種天然產(chǎn)品在提倡綠色消費(fèi)、回歸自然的流行趨勢(shì)下，具有其它產(chǎn)品不可替代的優(yōu)勢(shì)。在羽絨制品加工過(guò)程中，羽絨潔凈程度對(duì)成品質(zhì)量影響較大，未洗凈的羽毛羽絨作為填充物生產(chǎn)的羽絨服、羽絨被極易發(fā)生變質(zhì)、發(fā)臭、滋生細(xì)菌的現(xiàn)象，會(huì)引發(fā)哮喘、過(guò)敏等疾病，對(duì)消費(fèi)者的健康存在較大的危害風(fēng)險(xiǎn)。目前國(guó)內(nèi)羽毛加工廠家主要采用水洗的方法處理羽絨。

為了徹底去除羽毛上的污垢和油脂，在洗滌過(guò)程中會(huì)加入適當(dāng)清洗劑，既可取得良好的洗滌效果，也能減少羽毛的損耗，羽毛的清洗一般是在pH值近中性，50℃的水溫條件下洗滌，洗滌條件相對(duì)溫和，這就需要羽毛清洗劑要有較強(qiáng)的低溫凈洗能力。PO嵌段脂肪酸甲酯乙氧基化物(FMEE)的低溫乳化與分散作用強(qiáng)，具有優(yōu)異的控泡性能，可以增強(qiáng)羽毛之間的摩擦力，有利于去除頑固污垢，提高羽毛的清潔度與脫脂率[1]。FMEE磺酸鹽(FMES)分散力優(yōu)異并具有顯著的防止污垢二次沉積效果，可以減少因污垢沉積引起的發(fā)灰現(xiàn)象，提高羽毛洗滌后的白度[2]。將FMEE和FMES作為羽毛清洗劑的凈洗成分，復(fù)配陰離子型滲透劑伯烷基磺酸鈉(PAS)，金屬離子去除劑無(wú)磷乙二胺二鄰苯基乙酸鈉(EDDHA-Na)以及乳化型抗靜電劑蓖麻油聚醚(EL-40)，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)確定五種原料的最佳配比。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要試劑與儀器

試劑與材料：PO嵌段FMEE，F(xiàn)MES，無(wú)磷乙二胺二鄰苯基乙酸鈉(EDDHA-Na)，伯烷基磺酸鈉(PAS)，均為工業(yè)級(jí)，上海喜赫精細(xì)化工有限公司；蓖麻油聚醚EL-40，工業(yè)級(jí)，上海清奈實(shí)業(yè)有限公司；乙醚，分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；鴨毛，安徽三達(dá)羽絨有限公司。

儀器：XPR精密電子天平，梅特勒-托利多；高溫小樣染色機(jī)，常州第一紡織設(shè)備有限公司；索氏油脂抽提器、電熱恒溫水浴鍋，北京亞歐德鵬科技有限公司。

1.2 測(cè)試方法

1.2.1 殘脂率

參照GB/T 14272—2011方法測(cè)試，由于羽毛表面的油脂具有不均勻的特點(diǎn)，為了減少誤差，取樣量做了增加，羽毛的取樣增加為8 g。

1.2.2 濁度與耗氧量

參照GB/T 14272—2011方法測(cè)試。

1.2.3 白度

將洗凈羽毛壓成2 cm厚圓餅，按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17644—2008在白度儀測(cè)量羽毛清洗前后的白度。

1.2.4 羽毛清洗工藝

將10 g羽毛、一定量的清洗劑和300 g水放入染色機(jī)，50 ℃清洗20 min，常溫水洗三次，每次水洗3 min，脫水晾干。

2 結(jié)果與討論

2.1 正交試驗(yàn)因素水平的確定

PO嵌段FMEE分子鏈結(jié)構(gòu)中同時(shí)具有親水性的環(huán)氧乙烷和親油性的環(huán)氧丙烷結(jié)構(gòu)，對(duì)動(dòng)物油脂層乳化力強(qiáng)，在蛋白質(zhì)纖維表面的吸附力較弱，易于漂洗并減少在纖維表面的殘留。FMES具有優(yōu)異的分散性，對(duì)羽毛有良好的防止污垢二次沉積效果[3]。PAS滲透性?xún)?yōu)異，能幫助工作液滲透入纖維和污垢的結(jié)合處，將織物表面的硬質(zhì)污垢層浸潤(rùn)和膨脹，加速了物理吸附污垢的剝離與釋放，有助于對(duì)蛋白污垢特別是牢固的變性蛋白質(zhì)的去除[4]。EDDHA-Na對(duì)鈣鎂鐵離子螯合能力強(qiáng)、速度快，可以快速地螯合工作液中的金屬離子，減少不溶性金屬皂在羽絨表面的沉積[5]。EL-40具有良好的抗靜電和潤(rùn)滑作用，可以減少羽毛的破碎損傷，提高羽毛的蓬松度，有效的保護(hù)羽毛外表結(jié)構(gòu)延長(zhǎng)使用壽命[6]。以PO嵌段 FMEE、FMES、EDDHA-Na、PAS、EL-40為因素，確定了正交試驗(yàn)因素水平如表1，測(cè)試方法按照 1.2.4，清洗劑各組分用量以對(duì)織物重表示，試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果與極差分析見(jiàn)表2、表3。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表Tab. 1 Design of orthogonal test

表2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab. 2 Results of orthogonal test

表3 正交試驗(yàn)極差分析Tab. 3 Range analysis of orthogonal test

2.2 各因素對(duì)殘脂率的影響

由表3可知，對(duì)殘脂率的影響因素排序?yàn)镻O嵌段FMEE>FMES>PAS>EL-40>EDDHA-Na。PO嵌段FMEE為十八碳長(zhǎng)碳鏈結(jié)構(gòu)，與禽類(lèi)動(dòng)物油脂有相似的碳烴結(jié)構(gòu)[7]，根據(jù)相似相溶原理，F(xiàn)MEE對(duì)羽絨表面油污有優(yōu)異的增溶作用，在中溫條件下即可清洗有機(jī)污垢，因此具有優(yōu)異的除油乳化性能的FMEE對(duì)羽毛表面污垢清洗影響最大。FMES是性能優(yōu)異的陰離子型凈洗劑，可以使污垢和纖維帶相同負(fù)電荷并產(chǎn)生相互排斥力，對(duì)污垢有剝離作用，并能起到分散懸浮污垢的作用[8]。PAS滲透力出眾，能協(xié)助清洗工作液沿污垢邊緣進(jìn)入污垢與硬表面的結(jié)合處，降低污垢在硬表面的附著力，對(duì)各種污垢有剝離作用。EL-40對(duì)動(dòng)物油有一定的乳化作用，同時(shí)也有很好的潤(rùn)滑與抗靜電作用，能防止羽絨在清洗過(guò)程中相互纏結(jié)，使羽絨清洗后手感柔軟，蓬松度高。EDDHA-Na的螯合與分散性能優(yōu)異，可以與鈣鎂鐵等金屬離子形成穩(wěn)定的六元環(huán)狀結(jié)構(gòu)絡(luò)合物，減少污垢以鈣鎂離子為中心相互吸附的傾向，防止產(chǎn)生鈣鎂離子沉積導(dǎo)致的黃變，對(duì)油脂的清洗影響因素較小。

參考表2中清潔效果最好的16號(hào)以及各因素的影響排序，得到最優(yōu)化的用量為PO嵌段FMEE用量0.4 g·L-1，F(xiàn)MES用量0.4 g·L-1，無(wú)磷乙二胺二鄰苯基乙酸鈉用量0.1 g·L-1，伯烷基磺酸鈉用量0.3 g·L-1，蓖麻油聚氧乙烯醚EL-40用量 0.2 g·L-1。根據(jù)上述用量，將PO嵌段FMEE、喜赫FMES、無(wú)磷乙二胺二鄰苯基乙酸鈉EDDHA-Na、伯烷基磺酸鈉PAS、蓖麻油聚氧乙烯醚EL-40五種原料按照4∶4∶1∶3∶2復(fù)配制得羽絨清洗劑。

2.3 應(yīng)用案例

按照五種原料的最佳配比得到的羽絨清洗劑配方為：PO嵌段FMEE 8%、FMES 8%、EDDHA-Na 2%、PAS 6%、EL-40 4%、純凈水72%。將絨毛清洗劑在工廠上機(jī)試驗(yàn)，洗滌設(shè)備為水洗機(jī)，將除灰提絨后的羽絨共計(jì)100 kg放入水洗機(jī)，加入羽絨清洗劑1.5 kg，加入2.5 t熱水，鍋爐蒸汽加熱，保持水溫50 ℃，清洗時(shí)間30 min，排液后室溫水漂洗10次，總共漂洗時(shí)間50 min，清洗后濕羽絨經(jīng)管道落入離心機(jī)，離心脫水，脫水時(shí)間12 min，脫水后進(jìn)入烘干裝置蒸汽烘干10 min，同時(shí)進(jìn)行消毒、滅菌與除臭。取處理后的羽絨測(cè)試，殘脂率0.83%，濁度750 mm，耗氧量2.5 mg/100 g，將羽絨壓縮成2 cm厚圓餅，測(cè)量白度，白度為56.3%，各項(xiàng)指標(biāo)均符合生產(chǎn)要求，白度比現(xiàn)用的清洗劑高，清洗效果見(jiàn)表4。

表4 清洗試驗(yàn)結(jié)果Tab. 4 The results of washing test

3 結(jié)論

(1) PO嵌段FMEE和FMES對(duì)羽絨清洗效果影響較大，其次是滲透劑PAS和乳化抗靜電劑EL-40，螯合劑EDDHA-Na對(duì)羽絨清洗效果影響較小。

(2) 通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)確定羽絨清洗劑配方為：PO嵌段FMEE 8%、FMES 8%、EDDHA-Na 2%、PAS 6%、EL-40 4%、純凈水72%。將該配方應(yīng)用于羽絨清洗生產(chǎn)工藝，殘脂率、濁度、耗氧量、白度等指標(biāo)均優(yōu)于現(xiàn)用清洗劑。