无磷络合分散剂的制备与应用.doc

无磷络合分散剂的制备与应用 刘建平 岳仕芳 袁红萍 （常州纺织服装职业技术学院，江苏 常州 213164） 摘要：本文研究了以甲基丙烯酸、丙烯酰胺、顺丁烯二酸酐经自由基加成的主要工艺条件，得到了上述单体合成时的最佳质量配比、反应温度及时间。并详细测试了合成产物（共聚物）的络合分散性能。并研讨了该共聚物与其它添加剂复配而成的无磷络合分散剂应用性能，其络合钙、镁、铁的能力远高于目前市场上无磷络合分散剂，络合钙、与有磷络合分散剂接近。在筒纱染色、棉布前处理及印花工艺上进行了大生产工艺应用，其应用效果达到或略超过了原常规工艺。 关键词：染整 络合分散剂 无磷 制备 应用 前言 目前印染用络合分散剂国际名牌产品有德国汉高公司的产品、巴斯夫公司的产品，对钙离子和铁离子都有较好的络合分散作用，但它们都属于有机磷酸盐类，并且价格较高。近几年，国内染整助剂研究单位和染整助剂生产企业相继开发了无机磷酸盐络合分散剂、有机磷酸盐络合分散剂和无磷络合分散剂PAA等品种。 众所周知，磷是藻类的肥料，导致水体富营养化，磷含量达到10～90mg/m3即可富营养化，导致藻类的急剧生长。藻类的死亡，降低了水溶解氧，使水中的硅藻和绿藻转化为蓝藻为主的藻类，而蓝藻的分解产物往往具有毒性，并使水体处于严重缺氧状态，不能饮用，影响鱼类的生存。无机磷酸盐络合分散剂使水体富营养化更厉害，并且络合分散效果差，已逐步被淘汰。有机磷酸盐络合分散剂也同样引起水体富营养化，现在也被明文要求禁止使用。 国家环保总局重点控制太湖流域含磷水的排放，地方环保局环境检测站对有关企业的排水中含磷量进行严格的监控。因此，开发高效的无磷络合分散剂有着十分重要的环保和应用意义。 由于市场现有的无磷络合分散剂PAA为丙烯酸均聚物，结构中羧基密度小，对钙离子的络合能力低，尤其对铁离子的络合能力更低。本文阐述的无磷络合分散剂选用甲基丙烯酸、丙烯酰胺、顺丁烯二酸酐作共聚单体，以合适的比例进行聚合，聚合产物是一种水溶性共聚物。它的化学结构通式为： 该共聚物聚合度大，聚集态为无定型区，结构中含有大量的羧基、酰胺基，水溶性好。在水中能电离出许多氧负离子，并含有酰胺基。因此，它能与水中钙离子、铁离子形成络合物。在强碱、高温下，它的溶液稳定，并对钙离子、铁离子仍有很高的络合值，所形成的络合物稳定常数大。同时，该共聚物中除了碳链 外，还有疏水基甲基，高分子易胶束化，产生分散作用。胶束化程度受到分子量的影响，分子量高，胶束化程度高，但分子化程度过高，对钙、铁离子络合值降低。由于该络合分散剂具有较强的络合分散性能，因此，它可以应用于纯棉、涤/棉前处理各种工艺，有助于去杂、助洗，提高吸水性，改善手感。它还可以用于染色和印花后处理，有助于染料的分散，防止染料絮凝和再沾污。该高分子络合分散剂不含磷，不会使水体富营养化，值得推广应用。 2 试验 2.1 材料和仪器 （1）织物 纯棉半制品布、纯棉标准贴衬等 （2）试剂 甲基丙烯酸、丙烯酰胺、顺丁烯二酸酐（简称顺酐）、过硫酸钠、盐酸、氢氧化钠、草酸钠、氯化钙、碳酸钠、硫酸铵铁、JFC渗透剂、活性染料 （3）仪器 四口反应瓶（500ml）、温度计、电动搅拌器、电热碗套、球形冷凝器、分液漏斗、烧杯、量筒、移液管、滴定管、锥形瓶、精密pH计、千分之一电子天平、恒温水浴锅、小轧车、强力试验仪、电热烘箱、pHS-3C精密pH计。 2．2 无磷络合分散剂的制备 将甲基丙烯酸、丙烯酰胺、顺丁烯二酸酐按质量比6∶8∶1及去离子水混合，混合液的一部分投入四口反应瓶中，其余部分装入第一个分液漏斗。过硫酸钠按单体总量的4﹪与去离子水进行混合，混合液装入第二个分液漏斗。在四口反应瓶上装冷凝管，并接通冷却水，开动搅拌，开启电热碗套加热，升温至60℃时，将第二个分液漏斗中料1/3放入反应瓶。继续升温至80℃，在3小时内将两个分液漏斗中料同时加完，保温2小时，冷却、过滤、出料。 将上述反应产物、某氨羧络合剂和水以30∶4∶20质量比例混合，得无磷络合分散剂成品。 2．3 产品的性能测试 （1）样品pH：用pHS-3C精密pH计测试。在络合值测试前将所有样品用3mol/LNaOH或1＋1HCl调节至pH＝6.0。 （2）含固量测试：用分析天平准确称取1.0克（精确至0.001g）样品于称量瓶中，置于105±2℃的烘箱，烘4小时左右，烘至恒重，取出，在干燥器中冷却，称重，计算含固量。 （3）钙络合性能测试： ①配制5％样品溶液：称取12.5克（m）样品于小烧杯中，用水稀释至250ml。 ②移取10.00ml上述试液，加5滴2％草酸钠指示剂，加5mlNH3-NH4Cl缓冲溶液，用0.05mol/LCaCl2标准溶液滴