化纤油剂的剖析方法

１ 化纤油剂的组成
化 纤 油 剂 的 主 要 成 分［３］包 括 平 滑 剂 、乳 化 剂 、抗 静电剂，还可根据纤维的不同用途添加其他成分，如抗 氧 剂 、防 霉 剂 、防 锈 剂 、消 泡 剂 、与 橡 胶 附 着 的 促 进 剂、有机溶剂和水等以形成各种用途的油剂． １．１ 平滑剂
纤维在加工过程中产生的摩擦会影响纤维之间 的抱合力，使丝束松散、起毛，产生断裂、静 电 等 现 象． 吸附一层平滑剂后，可使摩擦发生在互相滑动的憎水 基之间，因此会获得柔软效果．憎水基越长，越容易滑 动，摩擦就越小，碳原子数为 １６￣１８ 时 效 果 最 佳．平 滑 剂 一 般 为 矿 物 油 、高 级 醇 类 、聚 氧 化 乙 烯 类 、多 元 醇
（ Ｃｏｌｌ． Ｃｈｅｍ． Ｐｈａｒｍａｃ． Ｅｎｇ．， Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｖ． Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ．， Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００１８， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｏｉｌｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ ｆｏｒ ｓ ｙｎｔｈｅｔｉｃ ｆｉｂｅｒｓ ａｒｅ ｍ ａｉｎｌｙ ｃｏｍ ｐｏｓ ｅｄ ｗ ｉｔｈ ｓ ｕｒｆａｃｔａｎｔｓ ， ａｎｄ ｕｓ ｅｄ ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ ｓ ｔａｔｉｃ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ， ｅｎｈａｎｃｅ ｆｉｂｅｒ ｂｉｎｄｉｎｇ ｓ ｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｉｍ ｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｈａｎｄ － ｆｅｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅ ｅｔｃ． Ｔｈｅｙ ａｒｅ ｎｅｃｅｓ ｓ ａｒｙ ａｕｘｉｌｉａｒｉｅｓ ｉｎ ｆｉｂｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓ ｓ ｉｎｇ． Ｔｈｅ ｓ ｕｒｆａｃｔａｎｔｓ ａｒｅ ｐｒｅｓ ｅｎｔｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅｉｒ ｃｌａｓ ｓ ｉｆｉｃａｔｉｏｎ （ａｎ－ ｉｏｎｉｃ， ｃａｔｉｏｎｉｃ， ａｍ ｐｈｏｔｅｒｉｃ， ｎｏｎｉｏｎｉｃ ａｎｄ ｍ ｉｘｅｄ ｏｎｅｓ）， ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓ ｅｓ （ａｃｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ， ｄｙｅ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ， ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｎｏｎｉｏｎｉｃ ｏｎｅｓ ， ｐａｐｅｒ ｃｈｒｏｍ ａｔｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ ｈｙｄｒｏｌｙｓ ｉｓ ｓ ｙｓ ｔｅｍ ａｔｉｃ ａｎａｌｙｓ ｅｓ ）， ｉｓ ｏｌａｔｉｏｎ （ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ， ｉｏｎ－ ｅｘｃｈａｎｇｅ ａｎｄ ｃｈｒｏｍ ａｔｏｇｒａｐｈｙ） ａｎｄ ｓ ｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎａｌｙｓ ｅｓ （ＵＶ， ＩＲ， ＮＭＲ ａｎｄ ＭＳ）．
表 面 活 性 剂 分 类 方 法 很 多［７］，按 其 在 水 中 生 成 的 离子种类可分为：（１）阴离子型，极性基带负电，主 要 有 羧 酸 盐（ＲＣＯＯ－ Ｍ＋）、磺 酸 盐（ＲＳＯ３Ｍ＋）、硫 酸 酯 盐（ＲＯＳＯ３－ Ｍ＋）、磷酸盐（ＲＯＰＯ３－Ｍ＋）等．其中 Ｒ 为烷基，Ｍ 主要为碱 金 属 和 铵（胺）离 子；（２）阳 离 子 型， 极 性 基 带 正 电 ， 主 要 有 季铵盐（ＮＲ４＋Ａ－ ）、烷基吡啶（ＲＣ５Ｈ５Ｎ＋Ａ－ ）盐、胺盐（ＲｎＮＨｍ＋ Ａ－ ，ｍ＋ｎ＝４，其中 ｍ＝１￣３，ｎ＝１￣３）等．其中 Ａ 主要为卤素 和 酸 根 离 子 ；（３）两 性 型 ， 分 子 中 带 有 两 个 亲 水 基 团 ， 一 个带正电，一个带负电．其中的正电性基团主要是氨 基和季铵基，负电性基团则主要是羧基和磺酸基．如甜 菜 碱 ＲＮ＋（ＣＨ３）２ＣＨ２ＣＯＯ－ ；（４）非 离 子 型，极 性 基 不 带 电， 主 要 有 聚 氧 乙 烯 类 化 合 物 ［ＲＯ（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｎＨ］、多 元 醇 类 化 合 物（如 蔗 糖 、山 梨 糖 醇 、甘 油 、乙 二 醇 等 衍 生 物）、亚 砜 类 化 合 物 （ＲＳＯＲ′）、氧 化 胺 （ＲＮＯ）等 ；（５）混 合 型 ， 此 类 表面活性剂分子中带有两种亲水基团，一个带电，一个 不带电．如醇醚硫酸盐 Ｒ（ＯＣ２Ｈ４）ｎＳＯ４Ｎａ．
２．２ 表面活性剂的定性鉴定 定 性 鉴 定［８］是 对 表 面 活 性 剂 样 品 进 行 初 步 检 验，
确定可能存在的表面活性剂种类，为进一步进行结构 及定量分析提供依据．
表 面 活 性 剂 的 初 步 鉴 定［９］一 般 是 利 用 染 料 的 颜 色 变 化 、溶 剂 萃 取 、产 生 沉 淀 或 浑 浊 的 办 法 来 进 行 观 察，其主要方法有酸化法、染料 指 示 剂 法 、沉 淀 法 、纸 层析显色法和水解系统分析法等． ２．２．１ 酸化法
用处理后的滤纸作为载体，镍铬丝点样，再用叔 丁醇的铵溶液作展开剂，层析后用多种喷雾剂处理，结 果见表 １．
喷雾液
表 １ 纸层析法实验结果
斑点现象
表面活性剂类型
频哪醇黄
淡蓝色，Ｒｆ 值大 黄色，Ｒｆ 中等 淡蓝色，Ｒｆ 大
非离子型 阴离子型 阳离子型
深棕色，几小时不褪色
阳离子型，聚氧乙烯型
碘
棕色，几分钟褪色
将样品水溶液搅拌起泡后酸化，若泡沫消失并产 生沉淀，说明样品可能含脂肪酸盐表面活性剂；若泡 沫不消失，说明样品含其他表面活性剂． ２．２．２ 染料指示剂法
①亚甲蓝－ 氯仿法 原理：亚甲蓝属阳离子型染料，与阴离子表面活性 剂形成能溶于氯仿的络合物，使溶剂着色．而亚甲蓝 与阳离子或非离子型表面活性剂均无此反应，不能使 溶剂着色，染料仍存在于水溶液中． 分析鉴定：将 ０．０３ ｇ 亚甲蓝溶于 １００ ｍＬ 水中，吸 出 ３０ ｍＬ 放在 １ ０００ ｍＬ 容量瓶中，加入 ５００ ｍＬ 水、６．８ ｍＬ 浓硫酸和 ５０ ｇ 磷酸二氢钠（ＮａＨ２ＰＯ４·Ｈ２Ｏ），摇动到 完全溶解后稀释至 １ ０００ ｍＬ，配成亚甲蓝溶液． 量取 ５ ｍＬ １％（对水质量）试样水溶液于 ２５ ｍＬ 具 塞试 管 中，加 入 １０ ｍＬ 亚 甲 蓝 溶 液 和 ５ｍＬ 氯 仿，充 分 振摇后静置，观察两层颜色：如果氯仿层呈蓝色，水层 （上 层 ）相 对 无 色 ， 表 示 样 品 中 含 有 阴 离 子 表 面 活 性 剂 ； 如 果 氯 仿 层 无 色，水 层（上 层）呈 蓝 色，加 入 少 量 ０．２％ （对 水 质 量 ）十 二 烷 基 硫 酸 钠 ， 若 情 况 不 变 ， 表 示 样 品 中 含有阳离子表面活性剂；若颜色转移到氯仿层中，则可 能存在非离子表面活性剂． ②溴酚蓝法（鉴别阳离子表面活性剂） 原理：溴酚蓝属于阴离子型染料，能与季铵基等阳 离子活性基团形成络合物，由于阳离子表面活性剂能 被纸纤维素所吸附，因此对染料起固色作用，而使纤 维间形成色斑，不易被水洗去． 分析鉴定：制备 ５０％（对水质量）的待 测 样 品 水 溶 液，取 １￣２ 滴滴于定量滤纸上，再加 １￣２ 滴 溴 酚 蓝 试 剂 ［０．０４％（对 水 质 量 ）水 溶 液 ］于 所 形 成 的 斑 点 上 ， 放 置 １ ｍｉｎ 后，用蒸馏水洗涤．如蓝色斑点不被洗去，则表示 样品中含有阳离子表面活性剂． ２．２．３ 沉淀法（鉴别非离子表面活性剂） 原理：聚氧乙烯醚型非离子型表面活性剂由于醚 键中的氧原子与水中的氢形成氢键，增大了在水中的
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ ： ｏｉｌｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ ｆｏｒ ｓ ｙｎｔｈｅｔｉｃ ｆｉｂｅｒｓ ； ｓ ｕｒｆａｃｔａｎｔｓ ； ａｎａｌｙｔｉｃ ｍ ｅｔｈｏｄｓ
合 成 纤 维［１］是 由 煤 、石 油 、天 然 气 中 提 炼 出 来 的 低分子化合物经聚合而成的高分子化合物产品，它吸 湿性小，导电性差，摩擦系数大且本身不含脂肪类化 合物，因此，在纺丝加工过程中丝条易滑落，散乱，造成 毛 丝 、废 丝 ． 为 此 ， 需 要 在 纺 丝 和 卷 绕 筒 管 之 间 用 油 剂 处理，在其表面形成一层油膜，增加纤维间的抱合力 和平滑性，降低纤维与机械之间的摩擦系数，减少静 电的产生，增加可纺性，提高纺丝效率和保护纤维质 量 ． 化 纤 油 剂 ［２］主 要 由 多 种 表 面 活 性 剂 复 配 而 成 ， 是 一 种增强表面活性的物质．随着科学技术的迅猛发展，出 现了多种特殊性能的化纤油剂，为了提高油剂的综合 性能，对市售性能良好的油剂做剖析，从中获得一些 有用的信息．
收稿日期： ２００７－ １１－ ０８ 作者简介： 刘方方（１９６０－ ），男，河北石家庄人，教授，从事精细化学品的合成与研究．
５期
刘方方等： 化纤油剂的剖析方法
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类等非离子表面活性剂．ｗ（平滑剂）为 ４０％￣６０％（对油 剂 质 量 ）．［４］ １．２ 乳化剂
化纤油剂中有些成分不溶于水，上油操作不方便， 需要加入一些乳化剂，配成乳状液，以降低两界面之 间的张力，促使溶液稳定，便于纤维上油．化纤油剂一 般为水包油型，因此，乳化剂 ＨＬＢ 值要求在 ７￣１８，ｗ（乳 化剂）为 ３０％（对油剂质量）左右．［５］ １．３ 抗静电剂
化纤油剂的抗静电原理与其在纤维表面的吸附 方式有关：疏水基吸附在纤维表面，亲水基趋向空气 而形成一层亲水性膜，从而使其难以产生静电．同时 亲水膜吸收空气中的水分形成水层，产生的静电易于 传递到大气中去，起到抗静电作用．ｗ（抗静电剂）为 ５％ ￣２０％（对 油 剂 质 量 ）．［５］
２ 表面活性剂
化纤油剂中的平滑剂、抗静电剂和乳化剂大部分 是表面活性剂，因此，化纤油剂的剖析主要是对表面 活性剂的剖析．表面活性剂是这样一种物质［６］，加 入 很 少 量 即 能 显 著 降 低 溶 剂 （一 般 为 水 ）的 表 面 张 力 ， 改 变 体系界面状态，从而产生润湿、乳 化 、起 泡 、增 溶 等 作 用（或反作用），不同表面活性剂复配 可 比 较 全 面 地 满 足油剂的使用要求，是油剂的组成主体．表面活性剂 分 子 由 两 部 分 组 成 ， 一 部 分 为 亲 水 基 （极 性 部 分 ）， 另 一 部分为疏水基（非极性部分／亲油基）． ２．１ 表面活性剂的分类
关键词： 化纤油剂； 表面活性剂； 剖析方法 中图分类号： Ｏ６５７ 文献标识码： Ｃ 文章编号： １００４－ ０４３９（２００８）０５－ ００４０－ ０５
Ａｎ ａｌｙｓｉｓ ｍｅｔ ｈｏｄ ｏｆ ｏｉｌｉｎ ｇ ａｇｅｎ ｔ ｓ ｆｏｒ ｓｙｎ ｔ ｈｅｔ ｉｃ ｆｉｂｅｒ ｓ
ＬＩＵ Ｆａ ｎ ｇ－ｆａ ｎ ｇ， ＣＡＯ Ｙａ －ｑｉ ｏｎ ｇ， ＷＡＮＧ Ｃｈａ ｏ
第 ２５ 卷第 ５ 期 ２００８ 年 ５ 月
测试与分析
印染助剂 ＴＥＸＴＩＬＥ ＡＵＸＩＬＩＡＲＩＥＳ
化Байду номын сангаас油剂的剖析方法
Ｖｏｌ．２５ Ｎｏ．５ Ｍａｙ ２００８
刘方方， 曹亚琼， 王 超 （ 河北科技大学 化学与制药工程学院， 河北石家庄 ０５００１８）
摘 要 ： 化 纤 油 剂 主 要 由 表 面 活 性 剂 复 配 而 成，用 于 防 止 静 电 、提 高 纤 维 抱 合 力 、改 善 手 感 及 使 用 性 能 等，是 纤 维 生 产 和 加 工 过程中不可缺少的助剂 之 一．介 绍 了 表 面 活 性 剂 的 分 类（阴 离 子 型 、阳 离 子 型 、两 性 离 子 型 、非 离 子 型 和 混 合 型 表 面 活 性 剂）、定 性 鉴 定 ［酸化法、染料指示剂法、沉淀法（鉴别非离子表面活性剂）、纸层析显色法、水解系统分析法］、分离（萃取 法 、离 子 交 换 法 、色 谱 法）和 结 构 分 析 ［紫 外 光 谱 法 （ＵＶ）、红 外 光 谱 法 （ＩＲ）、核 磁 共 振 光 谱 法 （ＮＭＲ）、质 谱 法 （ＭＳ）］．
醇胺，醇酰胺
深绿色（紫外灯下） 聚乙烯非离子型及硫酸盐
溴甲酚绿
蓝色
阳离子型
硫氰酸钴盐
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印染助剂
２５ 卷
溶解度．但醚键与水分子的结合并不牢固，在升温或 遇收敛剂及某些金属盐类时，这个松弛结合的水就逐 渐脱离而使表面活性物质析出，溶液则变浑浊或产生 沉淀．
分析鉴定：鞣酸和氯化汞均能使聚乙二醇型非离 子表面活性剂从水溶液中析出，在试样中加入上述任 何一种试剂，如出现混浊或形成沉淀，则表明样品中 含有聚乙二醇型非离子表面活性剂． ２．２．４ 纸层析显色法