关于低泡类型清洗用表面活性剂一、表面活性剂泡沫形成原因当表面活性剂和水混合时,亲水性的一端会溶于水中,疏水基的一端则会脱离水,聚集在水面。
在水面的表面活性剂,疏水基会离开水面,进入空气中,亲水基溶于水,并排在水面上。
当搅动水时,会将空气进入水中,此时疏水基会包住空气,成为汽泡。
一般而论,阴离子和阳离子表面活性剂泡沫最髙,非离子表面活性剂泡沫相对低些。
在大多数的工艺里面,泡沫带来的都是负面影响,就是说我们追求的低泡和无泡的表面活性剂。
但在某些领域,却恰恰相反,如日用化学品,沐浴露洗面奶等,追求的就是泡沫多,泡沫细腻;再如造纸脱墨领域的浮选脱墨,也需要表面活性剂有良好的发泡性能。
二、具有清洗功能的低泡表面活性剂在讨论低泡表面活性剂时,必须先说明使用的条件、工艺等,表面活性剂的泡沫除了与自身结构有关,还与水的硬度、使用温度、酸碱pH 值、压力等有诸多联系。
1,肥皂肥皂在硬水的使用条件下,可以称之为低泡沫的表面活性剂。
有些时候可以用肥皂来检验和区分软水和硬水,泡沫多的为软水,泡沫少的为硬水。
主要是因为在硬水里面,肥皂会结合钙镁离子形成不溶于水的钙皂或镁皂,在泡沫的表面容易形成缺口,导致泡沫破裂。
2、脂肪醇的EO/PO嵌段的聚氧乙烯瞇众所周知,脂肪醇与E0 (环氧乙烷)缩合加成,即AEO系列,引入亲水性的E0基团,会获得极佳的润湿、乳化、净洗以及髙泡沫的性能。
而P0环氧丙烷则是憎水基团,引入环氧丙烷可以有效的降低所形成的泡沫表面的表面力,导致泡沫破裂并消失。
但是引入P0 不可避免的降低E0的含量,从而降低表面活性剂的乳化、分散等去污性能。
所以对于EOPO嵌段聚瞇,其乳化、分散等净洗功能与低泡必定是相互矛盾的。
泡沫越低,其它性能就会越差。
3、脂肪酸甲酯乙氧基化物及其衍生物脂肪酸甲酯,特别是18碳的硬脂酸甲酯,本身也是一种消泡剂,所以18碳硬脂酸甲酯为原料的表面活性剂也相应的会具有低泡沫的性能,并且这种低泡的性能不像EOPO嵌段聚瞇是以损失其净洗性能为代价的,因此是颇有实际应用价值的低泡沫净洗剂。
4、低碳链的脂肪醇瞇及其衍生物低碳链的脂肪醇具有一定的消泡功能,因此,以低碳链脂肪醇为原料的表面活性剂,也相应的具有低泡沫的特性,最常见的为异辛醇聚氧乙烯瞇、异辛醇的磷酸酯和异辛醇瞇的磷酸酯都具有低泡沫的特性。
但是低碳链的脂肪醇衍生物往往只具有渗透性,其它的性能则较差,从而限制了其应用围。
三、国低泡表面活性剂的供应皇马集团和奥克聚瞇是国生产EOPO嵌段醇瞇的专业生产商。
对于异辛醇聚氧乙烯瞇及其衍生物,生产厂家较多,如助剂厂、楚龙达化工、天泽化工等。
脂肪酸甲酯乙氧基化物该类产品,国暂时没有能力生产,多为进口产品。
化的原因.通过降低表面张力使之易于乳化(或分散)正是表面活性剂的作用。
所以,用作乳化剂或分散剂的物质必须具有两亲基团才能起作用,表面活性剂是能满足此要求的最佳乳化剂或分散剂。
分子内含弱亲水基越多的被乳化物质所要求的H.JB.值越大,被乳化物的亲水性越大对乳化列要求的H.L.B.值也越大。
• •• • • •・增溶是乳化分散的一种极端情况,它是使原来完全不溶或微溶于水的物质溶解于已溶于水的表面活性剂胶束之中的一种现象。
用于这一目的的表面活性剂或其他物质叫做増溶剂,增溶作用是表面活性剂溶液的一个重要作用,电镀添加剂制造过程中常利用表面活性剂溶液的这一性质。
例如氯化钾镀锌添加剂的主光亮剂大多数用苯亚甲基丙酮、邻氯苯甲醛或醛銅反应物等,它们都是不溶于水的有机物.必须用非离子表面活性剂,阴离子表面活性剂进行增溶。
增溶过程屮,溶质并未分散成分子状态,而是幣体进入胶束。
含聚氧乙烯基的非离子表面活性剂形成胶束时,增溶物发生特殊的堆溶,增溶物质存往于胶朿外层的聚氧乙烯亲水基之间。
氯化钾镀锌光亮剂(不溶于水的苯亚甲基丙爾、邻氯苯甲醛或它们的衍生物)用非离子型、阴离子型表面活性剂增溶就是这种增容量最大的模式。
增溶作用的大小与表面活性剂的化学结构.表面活性剂的CMC 以及胶束的数量有关。
所以影响CMC 的各种因素同样也会 彩响增溶作用。
例如无机盐的加入会使离子型表面活性剂的CMC 降低,并使胶团变大,结果增尢了煙类的增溶量,但却减少了极性 有机物的增溶虽。
非离子型表面活性剂的増溶能力大于相应的离子型表面活性 剂.这是因为大多数非离子型表面活性剂的CMC 较相应的离子表 面活性剂小得务,所以增溶作用强得多。
阳离子表面活性剂的增溶 能力大于具有相同碳氢链的阴离子表面活性剂.这是因为阳离子表 面活性剂形成的胶束比较疏松的缘故.具有相同18水基的表面活性 剂对坯类和扱性有机物的增溶作用顺序为:非离子型表面括性剂A 阳离子型表面活性剂>阴离子型表面活性剂。
二、载体光亮剂氯化钾镀锌的载体光亮剂的作用是增溶不溶于水的主光亮剂, 使其均匀地分散到镀液中去。
同时载体光亮剂的加入明显地加大 镀液的阴极极化,特别是它与主光亮剂联合使用,阴极极化进一 步加大,镀锌层细致、光亮、镀液分散能力与覆盖能力都得到 提高。
GHz Cx H 2X + J 一 04CH2 CH 2 0亠 S03 Na我国氯化钾光亮镀锌工艺开发至大规模应用经历了二十多个春 秋,已占镀锌总量的40%左右,20世纪80年代初期上海轻工业研 究所、武汉材料保护研究所开发的氯化钾光亮镀锌添加剂中的光亮 剂载体沿用式(7-1〉与式(7・2)两种化学结构的表面活性剂,镀 液耐温只能到30°C,满足不了工厂对耐温的要求。
我国应用氯化 钾光亮镀锌的工厂很多,但设备都很差,缺少冷冻设备降温,特 别是滚镀工厂在夏天,要求镀液的浊点要到70C 。
如果镀液的工 作温度趙过载体光亮剂的浊点时,载体光亮剂就失去对主光亮剂 的增溶和均匀分散作用,自身析出,镀液的性能恶化。
所以镀液 的耐温性能主要取决于载体光亮剂本身的浊点,然而氯化钾镀锌 载体光亮剂过去绝大多数使用通常的载体光亮剂是非离子型表面活性剂、阴离子型表面活 性剂。
载体光亮剂的化学结构含有憎水的烷基、芳基和聚氧丙烯 基一(GHsO )”一;亲水基为聚氧乙烯基一(C2H4O )”一; —SOsHC —SO 3Na )等。
烷基酚聚氧乙烯醛磺酸基 脂肪醇聚氧乙烯醯 例如:=n=10〜3C) c, H2小-O <-CH 2CH 2O ^H 工=7〜8.斤=12〜30(7-1) (7-2) (7-3) (7-4)■市售高级醇环氧乙烷加成物和烷基酚环氧乙烷加成物。
它们同属聚乙二醇型非离子型表面活性剂,当将聚乙二醇型非离子型表面活性剂的水溶液加热时,随着温度的上升,聚氧乙烯瞇链溶于水时是与水中的氢键结合,这种结合是不牢固的,温度升高,氢键断裂,水分子脱落,则亲水性减弱,而变成不溶于水,原先的透明溶液就变成浑浊的乳状液。
当非离子型表面活性剂的水溶液在加热情况下,由清晰变为浑浊时的温度称为浊点。
对于非离子型表面活性剂,当憎水基相同时,其环氧乙烷加成的分子数愈增加,其亲水性就愈大,浊点也随之上升。
对于不同憎水基的相同环氧乙烷加成物,憎水基中的碳原子数愈大,即憎水性愈大,其浊点愈低,浊点对于氯化钾光亮镀锌选择载体光亮剂是一个非常重要的数据,这里必须指出以上谈的浊点是指对单纯非离子型表面活性剂而言,而其真实悄况是氯化钾光亮镀锌槽含有ZnCb 50〜60g/L, KC1 180〜220g/L等大剂量的强电解质。
非离子型表面活性剂的浊点随着电解质的加入而明显下降。
准确地说,在氯化钾光亮镀锌液中不能引用“光亮剂浊点”这一概念,而应用“镀液的浊点”(包括了光亮剂和电解质)。
浊点是一个重要的指标,但不是唯一指标,上海永生助剂厂从大量的应用实践中总结岀,镀液在标准浓度下,浊点为(65士5)°C最合适。
它既满足了夏天滚镀高温条件下对光亮剂的要求,同时又能达到良好的整平性、光亮性与分散能力。
过高的镀液浊点其整平性和分散能力可能会降低。
过高的温度会使锌阳极化学溶解加速,溶液总锌离子浓度上升很快,泥渣大量产生,镀液pH值变化快,光亮剂消耗快,总之镀液的综合性能变坏。
为了提高载体光亮剂在强电解质溶液中的浊点,需要将上述非离子型的表面活性剂进行磺化而变为阴离子型表面活性剂。
磺化反应是很讲究的,如果直接将上述非离子型表面活性剂用硫酸磺化,实际上是硫酸酯化[见式(7-3).式(7-4)],不是一C—SOsNa而是一C-0-SOsNa,硫酸酯盐在强电解质中是不稳定的,会水解脱掉硫酸根,而导致溶液浊点下降。
为了维持镀液有一定的浊点,就需要不断加入载体光亮剂,它的含量就会积累,造成镀锌层的夹杂和镀槽缸脚增多。
氯化钾镀锌添加剂中的载体光亮剂往往不是一种单独的表面活性剂,都是多种不同碳链的脂肪醇与环氧乙烷加成物的磺化物;有的用烷基酚乙氧基化与脂肪醇联合应用。
通过复配的协同效应达到最佳效果。
低碳脂肪醇(C?〜国产都是偶数G、Go)与EO加成物的磺化物有相当好的渗透效果。
现在的载体光亮剂更进一步发展。
R-O-6C2 H4 0泯C3 血0歩C? H4(HiRS()3 NaVo-eCz H< O^C3 H6o^ec2 H< O^RSOs Naoec : H< O^C 3 He O 歩 G H 4 (>-); RS()J Na0<C 2H 4(HR-S()3Na首先聚瞇型表面活性剂泡沫很少、水洗性也好•除了增溶主光 亮剂外,自己也有辅助光亮作用。
使主光亮剂用得很少时,镀液的 分散能力、覆盖能力有较大提髙。
脂肪醇聚氧乙烯瞇磺化物 RTX Q 已0%S (〉3Na R = C 7〜 C18, n=7〜30烷基酚聚氧乙烯酵磺化物 R=(WC?H4gSOjNa R =C8 〜C 】2, n= 10〜30CH 3 CH S2,5 ■二甲基己烷25 ■二醇聚氧乙烯瞇 CH3-C-CH 2-CH 2-C-CH3作者总结了部分有价值的氯化物镀锌添加剂专利,详细地介绍 了专利核心。
读者一定可以从中受到启示,创新地开发出化学结构 更新、性能更优越的载体光亮剂。
BASF 低泡型表面活性剂Pluronic RPE 系列产品Pluronic RPE 为环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段聚合物(它是由中心的聚氧化乙烯快连接两侧 聚氧化丙烯烘的嵌段共聚物构成),它们是非离子表面活性剂。
分子中的两端为聚环氧丙烷 基团,居中为聚环氧乙烷基团。
用以下的分子式表示: HO [CIKCH3) CH20] X- (CH2CH20) Y- [CH (CH3) CH20] XHCO- 荼酚聚氧乙烯醋 C 2 HiO.H n = 12、24代工:嵌断聚瞇蔡酚找低泡或无泡,磺化。
聚瞇330有机硅Ralufon NAPE 14-90品名:直聚环氧基棊酚丙基磺酸钾盐CAS No: 120478-49-1外观:棕色粘稠液体含量:75%次要成份:水PH: 6溶解度:水任何比例甲醇任何比例乙醇任何比例甲苯任何比例(混浊)槽液中用量:0. 5-2. Og/LCMC 值:约0.3$主要用途:Ralufon NAPE 14-90是一种低泡,无迪点的阴离子表面活性剂,在电镀工艺中是一种净化剂,待别是用于酸性镀锌中,作为礎酸盐,它抗水解,与非髙子型表面活性剂结合使用.可増加浊点,且易溶解于节叉丙酮,改善匀镀力。