聚乙烯-聚丙烯非织造布的阴、阳离子表面活性剂亲水整理

 

  纲要   为付与聚乙烯-聚丙烯非织造布崇高的亲水本能，经过液体穿透功夫、视频交战角和外表张力等本质的测定，接洽阴阳离子外表活性剂构造和配伍对其溶液和界面本质的感化，商量阴阳离子外表活性剂整治后聚乙烯-聚丙烯非织造布的初次透水功夫(T₁)和第三次透水功夫(T₃值)与构造和配伍间的联系等。截止表白：当非织造布中整治剂含量沟通(或邻近)时，阴阳离子外表活性剂复配液整治后聚乙烯-聚丙烯非织造布屡次亲水功效鲜明好于简单的阴、阳离子外表活性剂整治。摩尔比采用适合和阴阳离子外表活性剂复合物的疏水链总碳数≤34时，总碳数越多，T₃值越小。

 

  要害词  聚乙烯-聚丙烯非织造布；外表张力；动静交战角；屡次亲水；阴阳离子外表活性剂

 

 

 

纺丝油剂利害织造布消费进程中不行或缺的助剂，重要用来前纺和后纺上油，以克复飞丝、缠辊等题目和付与非织造布抗静电、抗菌、屡次亲水等本能。连年来，为冲破海外企业对聚乙烯-聚丙烯非织造布纺丝油剂的把持，本接洽小组共同关系企业在领会国表里关系接洽功效的普通上，发展了纺丝油剂研制的普通接洽处事，并借助亲水整治本领，在聚乙烯-聚丙烯非织造布“屡次透水功夫”这一要害目标的提高上博得新发达。比方，韩磊[1]沿用聚醚硅油、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚盐酸酯等外表活性剂，对聚乙烯-聚丙烯非织造布举行亲水整治，第3次透水功夫(简称T₃值)逼近5 s。蔡凌云[2]接洽了系列异构醇聚氧乙烯醚外表活性剂的外表活性和胶束会合本能，以及其在聚乙烯外表的界面本能，提出了异构醇聚氧乙烯醚和异构脂肪醇醚盐酸酯钾盐外表活性剂为重要因素的油剂配方，整治后聚乙烯-聚丙烯非织造布的T3值小于4 s。彭丽[3]提出了非离子、阴离子和阳离子外表活性剂配方，整治后聚乙烯-聚丙烯非织造布的T₃值小于3 s。这一目标已格外迫近海外品牌产物的T₃值(2～2.5 s)[4]。

 

为进一步提高T₃值，本接洽从外表张力、动静交战角、屡次透水功夫等视角，进一步商量阴、阳离子外表活性剂构造和配伍等对整治后聚乙烯-聚丙烯非织造布亲水本能的感化，为研制本能更优的聚乙烯-聚丙烯非织造布纺丝油剂奠定普通。

 

 

实 验

1.1 试验资料

八烷基磺酸钠(8HS)(98%，麦克林)，十烷基磺酸钠(10HS)(98%，阿拉丁)，十二烷基磺酸钠(12HS)(98.5%，优索)，十二烷基硫酸钠(12S)(94%，Usolf)，十四烷基磺酸钠(14HS)(98%，郑州冠达化学工业)，十六烷基磺酸钠(16HS)(产业级，郑州冠达化学工业)，十八烷基磺酸钠(18HS)(产业级，郑州冠达化学工业)，月桂酸钠(12C)(98%，阿拉丁)，单十二烷基盐酸酯钾盐(12PK)(99%，远成团体)，十二烷基苯磺酸钠(12BHS)(产业级，绿森化学工业)，软脂酸钠(18C)(98%，安耐吉)，十烷基三甲基溴化铵(10N)(99%，阿拉丁)，十二烷基三甲基溴化铵(12N)(99%，科密欧)，十四烷基三甲基溴化铵(14N)(99%，阿拉丁)，十六烷基三甲基溴化铵(16N)(99%，阿拉丁)，十八烷基三甲基溴化铵(18N)(98%，阿拉丁)，双十烷基二甲基溴化铵(D10N)(98%，安耐吉)，双十二烷基二甲基溴化铵(D12N)(98%，安耐吉)。聚乙烯-聚丙烯非织造布(公亩品质20 g/m²，恒安团体)，聚乙烯地膜(飞立达包装资料厂)。全文均以物资右侧括号内代号表白。

 

1.2 试验仪器

PB-O型电动轧车(XIAMEN RAPID CO.LTD)；DHG-9076A电热常温鼓风枯燥箱(上海精宏试验摆设有限公司)；LISTER AC电子潮气浸透仪(奥地力兰精检验和测定仪器公司)；FM40MK2 Easy Drop视频交战角测定仪(KRUSS GMBH Germany)；CP114型电子天平(奥豪斯仪器(上海)有限公司)。

 

1.3 亲水整治

亲水整治液的配制，整治液浓淡遏制在0.3%～0.4%举行符合安排；聚乙烯-聚丙烯非织造布浸渍于亲水整治液中，浸渍功夫1 min；轧车轧去局部整治液，轧液压力0.30 MPa；轧液后聚乙烯-聚丙烯非织造布的烘干，温度80 ℃，60 min烘干至恒重。

 

1.4 尝试本领

1.4.1 外表张力测定

沿用KRUSS视频交战角测定仪测定各外表活性剂水溶液的外表张力γ。尝试本领为悬滴法，尝试温度25 ℃。

 

1.4.2 动静交战角测定

沿用KRUSS视频交战角测定仪测定溶液在聚乙烯膜上动静交战角。尝试液摩尔浓淡0.02 mol/L，尝试温度25 ℃。

 

1.4.3 非织造布整治剂含量测定

黏附在非织造布上整治剂品质占一经处置的非织造布品质的百分含量ω由式(1)计划[5]：

(1)

 

式中：m为亲水整治前非织造布的分量，g；m₁为亲水整治及烘干后非织造布的分量，g。

 

1.4.4 非织造布液体屡次透水功夫的测定

参照GB/T 24218.13—2010《纺织物非织造布考查本领第13局部：液体屡次穿透功夫的测定》规范，沿用Lister AC穿透仪尝试非织造布液体屡次透水功夫。

 

 

 

截止与计划

2.1 外表张力

临界外表张力(γcmc)和临界胶束摩尔浓淡(CMC)是评介外表活性剂外表活性的要害目标，也是确定其是否在聚乙烯界面(界面张力为31 mN/m)实足潮湿铺展的按照[6]。表1列出10种阴离子、7种阳离子和14种阴离子与阳离子摩尔比(简称M阴∶M阳)为1∶2的阴阳离子复合物的γcmc和CMC。

 

看来，简单离子外表活性剂的γcmc和CMC值因疏水链长度和亲水基典型各别而展现出较大分别。详细起来，磺酸盐阴离子外表活性剂(HS)的γcmc和CMC随疏水链长度减少而减小；疏水链碳数同为12时，4种阴离子型外表活性剂的γcmc值巨细程序顺序为C(羧酸盐)CMC巨细程序顺序为HS、S[7]，即外表活性剂γcmc值在于于气-液外表吸附层外层—CH3的密度，—CH3密度越大，越利于于外表张力的贬低[8-9]。简直来说，在确定的碳数范畴内，疏水链越长，气液界面—CH3密度越大，γcmc越小，直至最低(饱和吸附)。比方，单链季铵盐阳离子外表活性剂随疏水链长度减少，CMC和γcmc顺序减小，到16碳时到达饱和吸附(γcmc=37.5 mN/m)。又如，双链阳离子外表活性剂γcmc值较碳数邻近的单链阳离子外表活性剂鲜明低沉，到达24～25 mN/m，是表第11中学最小的。这是由于双链构造中的疏水基-疏水基彼此效率鲜明强于单链，上层吸附更精致。

 

阴阳离子外表活性剂复配体制中，外表活性剂构造与CMC和γcmc值之间的联系因变量减少而变得搀杂。总体上，M阴∶M阳为1∶1阴阳复合物溶液不宁静，极易爆发积淀，引导CMC测定值走样。而M阴∶M阳为1∶2阴阳复合物溶液宁静性较好，短功夫不易爆发积淀，测得的CMC和γcmc数据表露较为鲜明的顺序。

 

数据表露以次顺序：a)两疏水链等长复配时，疏水链越长，γcmc越大，如10HS∶10N <12HS∶12N <14HS∶14N <16HS∶16N；b)两疏水链总碳数确定时，疏水链长度差越大，γcmc越大，如12HS∶12N <8HS∶16N和14HS∶14N <12HS∶16N。c)与简单外表活性剂比拟，两疏水链是非交互且总碳数小于24时利于于明显贬低溶液的γcmc值，如10HS∶10N、 8HS∶10N、 10HS∶16N和8HS∶16N复合物；d)阳离子外表活性剂确定时，弱酸盐型阴离子外表活性剂(羧酸盐C和盐酸盐PK)的复合物的γcmc值小于弱酸型阴离子外表活性剂(磺酸盐HS和硫酸盐S)的复合物，如：12C∶16N和12PK∶16N<12HS∶16N和12S∶16N。

 

 

2.2 在聚乙烯地膜上的铺展潮湿

外表活性剂在聚乙烯地膜上的铺展潮湿本能可用交战角随功夫的变革弧线(简称动静交战角)来表征。动静交战角越小，铺展潮湿本能越好。图1和图2辨别为各别阴、阳离子外表活性剂在聚乙烯膜上的动静交战角。图1和表1截止表白，阴离子外表活性剂的动静交战角与其γcmc之间有杰出的对应联系，即外表张力越小，动静交战角越小。这是由于，阴离子外表活性剂在聚乙烯界面包车型的士铺展潮湿力重要由疏水基-聚乙烯界面疏水彼此作使劲和分子陈设密度确定。外表活性剂疏水链越短，与聚乙烯界面包车型的士吸附力越弱，动静交战角越大。比方，摩尔浓淡为0.02 mol/L时(>CMC)，8HS、12PK、10HS和12C 4种外表活性剂的动静交战角都很大，故铺展潮湿力很弱。由图2看来，双链季铵盐是简单外表活性剂中独一一类外表张力远低于聚乙烯临界外表张力的外表活性剂，其铺展潮湿力优于单链季铵盐。详细起来，简单阴、阳离子型外表活性剂在聚乙烯界面包车型的士铺展潮湿力与γcmc值有确定关系，γcmc值明显低于聚乙烯的界面张力是外表活性剂具备崇高铺展潮湿力的基础。

 

 

已有接洽截止表白，阴阳离子外表活性剂复配对普及外表活性剂在聚乙烯上的铺展潮湿本能有着要害效率。与简单外表活性剂溶液各别，阴-阳复配体制在聚乙烯界面上的潮湿铺展不只与γcmc值相关，还与外表活性剂溶液的浓淡、溶液中的会合体样式[10-11]和Marangoni效力[12]等相关[13]。开始，复配进程溶液浓渡过大简单爆发积淀，进而感化动静交战角丈量数据的如实性。Kovalchuk等[11]指出，相辨别进程会明显感化阴阳离子外表活性剂二元复配体制的铺展本能。长疏水链阴阳离子外表活性剂1∶1等摩尔比复配时，因在很低浓淡时即爆发会合积淀或结晶，其铺展本能不佳[10]。而1-癸烷磺酸钠和十二烷基三甲基溴化铵按1∶1等摩尔比复配时，因疏水链长度符合，溶液宁静，其在聚乙烯地膜上展现杰出的铺展潮湿本能，铺展功效与超铺展剂三硅氧烷聚氧乙烯醚(EO=7～9)十分[11]。其余，经过两步法将阳离子和阴离子外表活性剂水溶液先后滴加在聚乙烯膜上后创造，因为Marangoni效力的效率，液滴底部分散界面处与液滴顶部的外表张力差越大，其在聚乙烯地膜上分散巩固，铺展越好[12]。

 

图3和图4为各别配比、各别构造阴阳离子复合物的动静交战角。图3、图4表白，感化阴-阳复配液在聚乙烯界面上的潮湿铺展力的成分再有两者的摩尔比和疏水链是非。图3为各别摩尔比的12HS-16N复合物在聚乙烯膜上的动静交战角弧线。当M阴∶M阳为9∶1和7∶3时，动静交战角弧线缓慢，20 s时为60°安排，鲜明不如M阴∶M阳为1∶9和3∶7时的铺展功效，而两者的γcmc值却很逼近。因为很大概与体制的震动性相关，由于查看创造，M阴∶M阳为9∶1和7∶3溶液的黏度大于1∶9和3∶7。

 

图3 沟通阴-阳离子复合物各别摩尔比在聚乙烯地膜上交战角与功夫的联系

 

图4为磺酸钠盐阴离子与季铵盐阳离子外表活性剂推拿尔比为1∶2复配时溶液的动静交战角。图4展现了疏水链是非的感化。总体上，阴-阳离子外表活性剂两者的疏水链越长，复配液的铺展功效越差，如16HS∶16N、12BHS∶16N、12HS∶18N、12HS∶16N和12HS∶14N体制。这是由于，疏水链过长，疏水基-疏水基激烈的彼此效率会使复合物的水溶性别变化差，外表活性不升反贬低，铺展功效劣化。差异，当疏水链较短时，复合物中的疏水基-疏水基彼此效率恰如其分，外表活性较高，铺展功效更好。10HS∶10N和8HS∶10N复合物的铺展功效很好，既与它们很低的γcmc值相普遍，也与复合物杰出的融化或分别性关系。

 

图4 沟通摩尔比各别阴-阳离子复合物在聚乙烯地膜上交战角与功夫的联系

 

2.3 阴-阳离子外表活性剂复配对聚乙烯-聚丙烯非织造布屡次透水功夫的感化

外表活性剂整治后聚乙烯-聚丙烯非织造布的屡次亲水性由屡次透水功夫Tn值来评介。普遍来说Tn值越小，吸附在聚乙烯-聚丙烯非织造布上的外表活性剂越坚韧，越不易被水或尿液清洗掉，聚乙烯-聚丙烯非织造布的屡次亲水本能越好。产业运用重要以T₃<3 s为准。而试验室接洽将T₄和T₅值也归入考虑衡量范畴，以察看Tn值的变革趋向和遏制成分。表3为简单阴、阳离子外表活性剂亲水整治后聚乙烯-聚丙烯非织造布的屡次透水功夫。查看表3中T1值创造，跟着阴离子外表活性剂的疏水链长由8碳增大到18碳时，其T₁值由大变小再变大。这与γcmc值和铺展潮湿力随疏水链长的变革顺序简直普遍。阳离子外表活性剂T1值随疏水链长的变革顺序同样如许。比方，铺展潮湿力崇高的双疏水链外表活性剂(D10N、D12N)，其T₁值在0.8 s安排。所以，对同一类物资来说，简单阴、阳外表活性剂的γcmc值越小，潮湿铺展力越强，T₁值较小。

 

表3 简单阴、阳离子外表活性剂整治后聚乙烯-聚丙烯非织造布的屡次透水功夫

 

查看T₃值随疏水链长的变革创造，疏水链越长，T₃值越小。短疏水链外表活性剂8HS、10HS、12HS、12S、12C、12PK的T₃值均大于5 s，而长疏水链外表活性剂18C和18N的T₃值辨别为小于3 s和2 s。很鲜明，长疏水链外表活性剂屡次亲水性鲜明优于短疏水链外表活性剂。18HS的T₃值大于18C和18N，证明碳数沟通时，弱酸盐型阴离子外表活性剂因具备更好的水溶性，其耐水清洗性劣于弱酸型阴离子外表活性剂。双疏水链外表活性剂D10N和D12N的T₃值辨别为3 s和1.5 s安排，证明减少疏水链的碳数不妨灵验贬低T₃值。总之，简单外表活性剂的水溶性和疏水链长度是确定聚乙烯-聚丙烯非织造布屡次亲水性的两个要害成分。疏水链越长、水溶性越差，外表活性剂与聚乙烯-聚丙烯非织造布外表的色散力越强，屡次遇水或尿液时越难从聚乙烯-聚丙烯非织造布外表洗脱，整治后聚乙烯-聚丙烯非织造布屡次透水性越好。

 

表4为1∶1摩尔比阴-阳离子外表活性剂复配液整治后聚乙烯-聚丙烯非织造布的屡次透水功夫。由表4中T₁值看来，8HS∶16N、10HS∶10N和8HS∶10N等的T₁值均小于1 s。贯串图2的截止，证明“简单外表活性剂溶液在聚乙烯上铺展本能越好，越利于于贬低T₁值”这一论断同样实用于阴阳复合物。这表示阴-阳离子双疏水链构造利于于外表活性剂复合物在聚乙烯外表的潮湿铺展。

 

由表4看来，12S∶16N，12HS∶16N，14HS∶14N，16HS∶16N和12BHS∶16N的T3值均小于3 s，个中，14HS∶14N，16HS∶16N和12BHS∶16N的T3值更是小于2 s，较简单阴、阳离子外表活性剂的屡次透水本能鲜明普及。从趋向上看，复合物疏水链的总碳数到达32安排时，T₃值到达峰值。在某个灵验范畴内，亲水油剂的HLB值与其连接浸透本领成反比，即HLB值大，油剂易被洗脱，连接浸透本领低沉；反之则连接浸透本领巩固[14]。从吸附道理领会，跟着疏水链总碳数的连接减少，复合物与聚乙烯外表的色散力减少，T₃值该当连接减小，结果趋于平稳。但究竟是，18HS∶18N的T₃值不理念。这主假如18HS与18N复配时极易爆发积淀，纵然M阴∶M阳为1∶2前提下仍没辙制止聚会。所以，在暂时的试验前提下，32个疏水链总碳数大概是复合物的吸附力、水溶性等归纳成分后的最好值。

 

表4 阴-阳离子外表活性剂1∶1摩尔比复配液整治后聚乙烯-聚丙烯非织造布的屡次透水功夫

 

表5为各别摩尔比12HS与16N复配整治后聚乙烯-聚丙烯非织造布的屡次透水功夫。表第5中学看来，12HS∶16N摩尔比从8∶2到3∶7范畴内的T₁～T₅值均小于3 s，证明在此配比范畴内，该复配液均有很好的屡次亲水功效。阴阳复配比率对屡次亲水本能的感化重要由两上面成分确定。一是1∶1复合物自己的屡次亲水本能(见表4)。二是阴阳复配液的水溶性或分别宁静性。明显，非等摩尔比阴阳复配不妨灵验提防复合物聚会，进而制止因复配液制备不妥形成的屡次亲水性劣化的情景爆发。而M阴∶M阳为3∶7或7∶3的摩尔比不妨最大控制地保护1∶1复合物在复配液中的灵验浓淡，进而展现最好的屡次亲水功效。

 

表5 各别摩尔比12HS与16N复配整治后聚乙烯-聚丙烯非织造布的屡次透水功夫

 

 

 

 

结 论

 

聚乙烯-聚丙烯非织造布的第3次透水功夫(T₃值)是测量纺丝油剂屡次亲水本能的要害目标，对高端保健用品覆面层资料的品质遏制格外要害。正文以提高T₃值目标为目的，接洽了一系列简单阴、阳离子外表活性剂及其复配物的溶液本质(CMC或γcmc值)和(在聚乙烯外表)的界面本质，并经过整治剂整治的本领，揭穿了阴、阳离子外表活性剂构造、本能和复配等与Tn值的联系，得出以次论断：

 

a)简单离子外表活性剂的γcmc和CMC值与疏水链长度和亲水基典型相关。磺酸盐阴离子外表活性剂的γcmc和CMC随疏水链长度减少而减小；疏水链碳数同为12时，4种阴离子型外表活性剂的γcmc值巨细程序顺序为：羧酸盐<磺酸盐<硫酸盐<盐酸盐；CMC巨细程序顺序为：磺酸盐、硫酸盐<盐酸盐<羧酸盐。

 

b)双疏水链外表活性剂的γcmc明显低于单疏水链外表活性剂，其潮湿铺展功效也鲜明优于单疏水链外表活性剂。

 

c)复配是提高外表和界面本质的要害路过。当阴、阳离子外表活性剂亲水基确定和两者疏水链总碳数在16～34范畴时，疏水链越短，γcmc越小，在聚乙烯膜上的潮湿铺展功效越好，反之亦然。

 

d)聚乙烯-聚丙烯非织造布的初次透水功夫(T₁值)与外表活性剂的溶液本质呈正关系性。不管是简单阴、阳离子外表活性剂，仍旧其复合物，γcmc越小，T₁值越小。

 

e)阴阳离子外表活性剂复配液整治后的聚乙烯-聚丙烯非织造布具备比简单的阴、阳离子外表活性剂溶液整治时更好的屡次亲水功效。摩尔比采用适合和总碳数不胜过34时，复合物的疏水链总碳数越多，T₃值越小。