C16/18脂肪酸甲酯乙氧基化物性能研究-辽宁化工2022年08期

摘      要： 制备了一系列C16/18脂肪酸甲酯乙氧基化物（FMEE），系统评价了产品指标与性能的对应关系。结果表明：随着环氧乙烷（EO）数量的增多，FMEE浊点呈上升趋势，表面张力能力、泡沫高度、去污能力和润湿力均呈先上升后下降趋势，乳化能力逐渐上升。最终筛选出加成9～12 EO的FMEE性能较优。以C16/18脂肪酸甲酯加成12EO的乙氧基化物为基准物，考察了原料中C16和C18比例变化对乙氧基化物性能的影响，当两者比例为20∶78左右时其乙氧基化物综合性能较优。通过与阴离子表面活性剂复配，解决了FMEE由于酯基结构带来的耐碱性和耐高温性能下降问题。研究表明，FMEE与脂肪酸甲酯磺酸钠（MES）配伍性良好，碱性条件下高温放置24 h后产品外观无任何变化。

关  键  词：脂肪酸甲酯乙氧基化物;去污力;乳化力;润湿力;耐碱性

中图分类号：TQ649.4     文献标识码： A     文章编号： 1004-0935（2022）08-1062-04

随着可支配收入的增加，消费水平的提升，消费者对“青山绿水 ”和生活品质的向往以及关联技术的进步是全球化的大趋势。对于洗涤产品，要求具有更低的毒性、刺激性及较好的生物降解性[1]。洗涤用品浓缩化不仅可以减少填料和包装材料的使用，而且降低了运输成本。脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）是近年来制备浓缩型液体配方的新兴产品，但是其配制过程中需添加助溶剂，否则产品凝胶严重，无法配制高浓缩型洗涤用品[2]。另一类新兴产品为脂肪酸甲酯乙氧基化物，统称为FMEE，具有更低的刺激性和毒性，更好的生物降解性，并且在无助溶剂的条件下可配制成60%～80%的高浓缩液洗产品，是一种公认的绿色表面活性剂[3-5]。FMEE种类繁多，功能各异，本文以C16/18脂肪酸甲酯为原料，研究了原料中C16和C18比例、EO加成数量对乙氧基化物产品指标和性能的影响，为FMEE产品的开发和推广提供依据。另外，本文着重解决了FMEE由于酯基结构带来的耐碱性和耐高温性下降问题，为产品的大量应用提供技术基础。

1  实验部分

1.1  主要原料、试剂及仪器

C16/18脂肪酸甲酯;环氧乙烷;脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES），质量分数≥70%，白色膏体，临沂邦普进出口有限公司;插入式催化剂[6]，辽宁奥克化学股份有限公司;脂肪酸甲酯磺酸钠（MES），片状，广州市奇宁化工有限公司;仲烷基磺酸钠（SAS-60），科莱恩化工（中国）有限公司;α-烯基磺酸钠（AOS），质量分数≥40%，广州市深创化工有限公司;二甲苯磺酸钠，Vg926vAlu/sGzI2ANjR8ng==质量分数≥40%，广州仲皓璟高分子材料有限公司;液体石蜡，AR，天津科密欧化学试剂有限公司;大豆油，一级，上海福临门食品有限公司;氢氧化钠，AR，永华化学科技（江苏）有限公司;实验用水为自来水或蒸馏水;JB-01国标碳黑污布，国家洗涤用品质量监督检验中心。7890B型气相色谱仪，Agilent Technologies;K100型表面张力仪，KRüSS公司;RHLQ Ⅲ型立式去污机和罗氏泡沫仪，中国日用化学工业研究院;ZB-B 白度仪，杭州纸邦自动化技术有限公司;CJJ-931 数显六联磁力恒温搅拌器，江苏金坛市环宇科学仪器厂;D-130 型均质机，WIGGENS;GZX-9070 型电热鼓风干燥箱，上海博讯实业有限公司医疗设备厂;HK-70T 型生化培养箱，东莞市勤卓环境测试设备有限公司。

1.2  实验方法

1.2.1  浊点测试

按照《环氧乙烷型及环氧乙烷-环氧丙烷嵌段聚合型非离子表面活性剂浊点的测定》（GB/T    5559—93）进行浊点测试，二乙二醇丁醚溶液质量分数10%，水溶液质量分数1%。

1.2.2  表面张力测试

按照《表面活性剂 用拉起液膜法测定表面张力》（GB/T 5549—2010）进行表面张力测试，测定样品质量浓度为10 mg·L-1。

1.2.3  泡沫性能测试

按照《表面活性剂 发泡力的测定 改进 Ross-Miles 法》（GB/T 7462—1994），测量样品在 5%质量分数下的泡沫高度，进行重复测量3次，以重复测定结果的算术平均值作为最后结果，重复测定结果之间的差值应不超过 15 mL。

1.2.4  去污力测试

按照《衣料用洗涤剂去污力及循环洗涤性能的测定》（GB/T 13174—2008），考察样品30 ℃下0.2%质量分数、JB-01污布的去污值，去污值相对越大去污效果越好。

1.2.5  乳化力测试

用移液管分别移取 40 mL 质量分数为0.1%的试样溶液和 40 mL 测试用油（液体石蜡油或食用大豆油）于100 mL烧杯中，均质机2档下搅拌1 min，倒入100 mL 具塞量筒中，立即用秒表记录水相分出 10 mL 的时间t（分水）。每个样品重复 5 次，取平均值，时间越长表明乳化力越强。

1.2.6  润湿性能测试

按照《表面活性剂 润湿力的测定 浸没法》 （GB/T 11983—2008），考察 25 ℃下 0.1%质量分数下样品溶液对标准圆帆布的润湿时间，取 10 次测量的算术平均值作为所测样品的润湿时间，时间越短润湿性越好。

1.2.7  原料成分测试

采用7890B型气相色谱测试原料成分，测试条件：SE-30石英弹性毛细管柱，氢火焰离子检测器，柱温205 ℃，进样口温度250 ℃，检测器温      度250 ℃。

1.2.8  高温稳定性测试

按照《衣料用液体洗涤剂》（QB/T 1224—2012）进行高温稳定性测试，样品在40±2℃下保持 24 h，拿出样品后马上观察其变化。

2  结果与讨论

2.1  FMEE指标与性能的对应关系

以脂肪酸甲酯为起始剂，采用插入式催化剂，高温高压下加成不同量EO，制备一系列FMEE样品。测定样品的浊点、表面张力，结果如表1所示。由表1可以看出，随着EO数量的增加，产品浊点呈现上升趋势，而表面张力数值先下降后上升，说明降低表面张力能力先上升后下降。原因为随着EO数量增加，FMEE亲水性增强，浊点逐渐升高，溶解性增强，表面张力逐渐降低，但随着EO数量继续增加，EO基团在气/液界面吸附以及在水相中的蜷曲占据了一定的空间，使得分子在气/液界面排列疏松，降低表面张力的能力。

对表1中样品分别按照对应的测定方法，进行了泡高、去污、乳化及润湿力的测定，结果分别见图1至图4。从图1至图4可以看出，随着EO数量的增加，泡沫高度和去污能力呈先上升后下降趋势，乳化能力逐渐上升，润湿力先上升后下降。最终确认加成9～12EO的FMEE性能较优。

2.2  FMEE原料成分对产品性能的影响

本文中FMEE原料为C16/18脂肪酸甲酯，以加成12EO的乙氧基化物为基准物，通过气相色谱[7]测定原料中C16和C18比例，考察了C16和C18比例变化对乙氧基化物性能的影响[8-10]，结果见表2。

随着C16比例的增加，合成乙氧基化物浊点逐渐升高，但升高趋势变小;去污力逐渐增加后降低，润湿力和乳化力影响不大。相同的EO数量，疏水链段的碳数减少，即亲水性会相应增加，使得样品的水溶性增大，从而提高了去污力。但随着疏水链段的碳数减少（当亲水基链段不变的情况下，即EO链段不变），胶束聚集数变少，使CMC增大，增溶作用变小，不利于样品分子与污垢分子相结合，影响了样品的去污力，使其减弱。当C16和C18比例为20∶78左右时其乙氧基化物综合性能较优，该比例下气相谱图见图5。

2.3  耐碱性及稳定性考察

FMEE由于含有酯基结构，耐碱性和耐高温性较差。本文以C16和C18比例为20∶78左右的脂肪酸甲酯为原料，以加成12EO的乙氧基化物为基准物，通过与功能性阴离子表面活性剂复配，在不影响FMEE综合性能的情况下解决了耐碱性和耐高温性下降问题，为FMEE的成功应用提供了技术可行性[11-12]。考察方法为固定FMEE与阴离子质量比为1∶1，配制0.2%活性物质量分数的水溶液，用氢氧化钠中和至pH=8～10，用水为自来水，观察复配后产品外观及后期性能，主要考察了去污力、石蜡油乳化时间及润湿性[13]。与阴离子复配外观结果见 表3及图6。

研究结果表明，FMEE与阴离子复配后耐碱性耐高温性能普遍提高，尤其FMEE与MES配伍性良好，当FMEE与MES复配比例为50%、pH≤10、40 ℃的碱性条件下高温放置24 h后产品外观无任何变化。同时，通过表4中测定与阴离子复配后性能，验证了FMEE与MES不影响使用性能。

3  结 论

相同脂肪酸甲酯原料合成FMEE 样品，随着EO数量的增加，产品浊点上升，降低表面张力能力、泡沫高度和去污能力、润湿能力均先升后降，乳化能力逐渐上升，其中加成9～12EO的FMEE性能较优。以C16/18脂肪酸甲酯为原料，以加成12EO的乙氧基化物为基准物，通过气相色谱测定，确定了原料中C16和C18比例为20∶78左右时其乙氧基化物综合性能较优。FMEE通过与MES复配，可解决酯基结构带来的耐碱性及耐高温稳定性差的问题，并且不影响使用性能。

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Study on the Performance of C16/18 Fatty Acid Methyl Ester Ethoxylate

LI Xiao-li

（Shenyang University of Technology， Liaoyang Liaoning 111003， China）

Abstract：  A series of C16/18 fatty acid methyl ester ethoxylate （FMEE） was prepared. The corresponding relation between products specification and performance was evaluated systematically. The results showed that， with the increase of ethylene oxide（EO）， the cloud point showed an upward trend， and surface tension ability，foam height，detergency ability and emulsifying ability first increased and then decreased， and the wetting ability first increased and then decreased. Finally， FMEE with 9～12 EO was selected for better performance. based on the ethoxylates of C16/18 fatty acid methyl ester with 12 EO， the effect of the proportion of C16 to C18 was studied，with the ratio about 20∶78， the comprehensive performance of ethoxylates was better. The degradation of alkaline stability and high temperature resistance of FMEE was solved by blending with anionic surfactant due to ester-based structure. The study showed that FMEE and sodium fatty acid methyl ester sulfonate （MES） had good compatibility. Storage under high temperature conditions， the product appearance would not change exceed 24 h.

Key words：  Fatty acid methyl ester ethoxylate; Detergency ability; Emulsifying ability; Wetting ability; Alkaline stability