抗静电剂的合成及应用.docVIP

专 业 实 验 VI 实 验 报 告 实验题目：抗静电剂的合成与应用实践 系 别： 班 级： 指导教师： 学生姓名： 同组同学： 实验日期： 实验成绩： 实验四 抗静电剂的合成及应用实验 实验目的 掌握烷基磷酸酯盐的合成工艺，并能够合成烷基磷酸酯盐产品，测试其抗静电性能用于腈纶等化纤类物的抗静电处理。 文献综述 1.抗静电剂的分类 用抗静电剂对纤维及其织物表面处理，降低纤维的比电阻，从而提高涤纶的抗静电性，以消除静电。抗静电剂大多数为表面活性剂，它具有极性基团，可以吸湿，使聚合体的表面电阻减小，加快静电荷的散逸。目前，抗静电剂品种很多，按离子型分类法，主要有阴离子型、阳离子型、两性及非离子型四种抗静电剂。 2.其优缺点如下： 阴离子抗静电剂应用最广泛，但如何针对不同种类的纤维确定烷基数及中和剂等工作十分复杂。 阳离子抗静电剂对纤维的吸附性最强，因此，显示出最好的抗静电效果，尤其作为纤维制品的抗静电剂，不仅抗静电性好，而且使纺织产品手感得到明显地改善。 两性抗静电剂，其效果可与阳离子抗静电剂媲美，但价格昂贵，故目前使用范围不大。非离子型抗静电剂，在一般湿度下抗静电效果一般，但在低湿度情况下却显露出明显的抗静电效果。 3阳离子表面活性剂的抗静电原理 阳离子表面活性剂带有正电荷，而大多数纤维表面带有负电荷，由于相反电荷中和，抗静电效果比阴离子型和非离子型好，此外，它还能在纤维表面形成憎水性油膜，降低纤维的摩擦系数，显示出柔软平滑效果。以季胺盐为例，它是由亲水基团和疏水基团所组成的。其疏水基结构与阴离子表面活性剂相似，疏水基和亲水基的连接方式也很类同，即除亲水基直接连在疏水链上外，往往还通过酯、醚、酰胺等形式来连接，但溶于水时，其亲水基呈现正电荷(其亲水基团主要为碱性氮原子，也有磷、硫、碘等)。由于其极强的吸附能力，容易在基体表面上形成亲油性膜及产生阳电性，故广泛用作纺织品的柔软剂及抗静电剂等(前者是由于亲油性膜的形成而使纺织品有憎水的作用以及能显著地降低纤维表面的静摩擦系数，从而使纤维具有良好的平滑性，而后者则是阳电性作用的表现)。对于通常带有负电荷的纺织品来讲，它的吸附能力比阴离子和非离子强。正是这种特殊性质决定了阳离子表面活性剂在抗静电领域的特殊价值。 实验原理 任何物体都带有本身的静电荷，这种电荷可以是负电荷也可以是正电荷，静电荷的聚集使到生活或者工业生产受到影响甚至危害，将聚集的有害电荷导引/消除使其不对生产/生活造成不便或危害的化学品称为抗静电剂（ASA）。 外用ASA 一般以水、醇或其它有机溶剂作为溶剂或分散剂，进行涂覆疏水基团附着于材料表面，向外排列的亲水基团吸收环境中的微量水分，因为水是高介电常数的液体而形成导电层，并且纤维中所含的微量电解质也一定程度地降低表面电阻；用于织物的ASA 多为饱和长碳链阳离子表面活性剂，因纤维表面呈负电性而容易被吸附形成湿气膜，这样材料摩擦间隙的介电常数也明显提高；如果ASA 为离子化合物时，本身便具有离子导电作用。 烷基磷酸酯盐是目前工业中使用比较多的一种很有发展前途的表面活性剂。烷基磷酸盐的主要特性有：低毒性，低刺激性，显著的可生物降解性；与其它表面活性剂配伍时有良好的互溶性；与水的宽范围溶解性；良好的耐酸性、碱及电解质性；良好的耐温性；较低的表面张力和较好的水润湿性；对化纤织物的突出抗静电性；对金属表面专门润滑性。它不仅在金属润滑剂、合成树脂、纸浆、农药、净洗剂、化妆品中是不可缺少的添加剂，而且在纺织印染、纤维加工工业中更利用了许多特殊的性质。由于磷酸酯结构上和生物学上类似于天然的卵磷脂，与其他表面活性剂相比毒性小、刺激性小，近年来被广泛应用于个人保护用品中。 磷酸酯表面活性剂是将含有羟基的有机化合物，如脂肪醇、烷醇酰胺、乙氧基化脂肪醇或烷基酚等，与磷化剂，如聚磷酸，等，进行酯化制备。因为磷酸是三元酸，所以酯化产物中可能含有单酯、双酯或三酯，一般是各种酯的混合物，要用合适的溶剂萃取提纯。 实验过程 （一）十六烷基磷酸酯盐的合成 1．主要实验材料、化学品和仪器： 十六醇，三氯氧磷，蒸馏水，氢氧化钾，烧杯，温度计，电子天平，滴液漏斗，四口烧瓶。集热式磁力搅拌器。 2．实验处方： 十六醇53.35g，三氯氧磷15.53g，蒸馏水3.6g，氢氧化钾11.22g 3.实验步骤： （1）按照原料配比十六醇/三氯氧磷2.2：1称取药品 （2）将十六醇加入到四口烧瓶中加热到50℃熔解。 （3）加热到55℃滴加三氯氧磷 （4）升温到65～70℃反应5-6个小时。 （5）升温到75℃加入3.6g的蒸馏水，反