脂肪酸甲酯乙氧基化物的合成及在洗毛工業(yè)中的應(yīng)用

徐銘勛

（上海喜赫精細(xì)化工有限公司，上海 201620）

羊毛是人類最早開發(fā)的天然纖維，其資源的稀缺性導(dǎo)致由羊毛加工而成的毛紡織物更是占據(jù)著高檔面料的地位。雖然近幾年國內(nèi)的紡織服裝市場整體陷入困境，但毛紡織品在國內(nèi)的銷量總額卻呈上升趨勢，在國內(nèi)低迷的紡織市場中逆市上揚。在毛紡加工工業(yè)中，洗毛是毛紡加工鏈中的一道極為重要工序，洗毛不凈，不僅在外觀上導(dǎo)致羊毛表面暗淡，白度下降，也會影響毛條的織造及后續(xù)染色和后整理，如染色不均勻、出現(xiàn)色斑、功能整理效果大打折扣等［1］。

目前常用的洗毛表面活性劑有脂肪醇聚氧乙烯醚AEO，十二烷基苯磺酸，凈洗劑LS等，這些表面活性劑在洗毛過程中均存在一些缺陷，如低溫條件下除油脂能力差，油脂反沾污羊毛纖維；水溶性較差，化料困難，特別是冬季更是難以直接使用；泡沫高，開車后泡沫外溢等。凈洗劑脂肪酸甲酯乙氧基化物FMEE不存在上述問題，更適用于羊毛的洗毛工藝。FMEE具有類似羊毛脂的脂肪酸酯結(jié)構(gòu)，對羊毛脂有較強的去除能力；出色的乳化與分散性能，有利于將羊毛脂乳化并分散在工作液中防止反沾污；FMEE在低溫條件下（溫度低于60℃）具有優(yōu)異的凈洗性能，適用于洗毛工藝的溫度范圍，低溫條件下也具有良好的水溶性、低溫流動性和低泡性能，在洗毛過程中使用更加方便［2］。

1 FMEE生產(chǎn)工藝

FMEE的生產(chǎn)工藝路線有3種，一種是脂肪酸首先與環(huán)氧乙烷加成乙氧基化得到脂肪酸聚氧乙烯醚，再與甲醇酯化得到；第二種工藝是甲醇首先乙氧基化得到甲基乙二醇聚醚，再與脂肪酸發(fā)生酯化反應(yīng)得到，兩種路線均為兩步法，合成路線繁瑣，工業(yè)化生產(chǎn)成本高，屬于最早期的合成工藝，且產(chǎn)品中有效物含量低，含有大量的副產(chǎn)物，如聚乙二醇、乙酸乙酯等；最后一種工藝是脂肪酸甲酯直接與環(huán)氧乙烷在催化劑與高溫的條件下進(jìn)行加成，工藝路線短，成本低，大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)成為現(xiàn)實。

1.1 催化劑

采用脂肪酸甲酯直接乙氧基化物生產(chǎn)FMEE，最大的難點是脂肪酸甲酯由于分子中不存在活潑氫，不像脂肪醇很容易發(fā)生加成反應(yīng)，無法用堿催化劑如NaOH，NaOCH3完成乙氧基化反應(yīng)，不僅反應(yīng)速度慢，且轉(zhuǎn)化率也不超過30%。如何選擇更適合脂肪酸甲酯乙氧基化反應(yīng)的催化劑成為該工藝的關(guān)鍵，關(guān)系著該產(chǎn)品能否實現(xiàn)低成本、規(guī)?；a(chǎn)。

目前有效的脂肪酸甲酯乙氧基化的催化劑主要有兩類，MgO／AI2O3雙核金屬氧化物催化劑及 Mg／Al／Co三元有機酸鹽類催化劑。與氫氧化鈉作為催化劑相比，這兩種催化劑體系催化效率高，得到的脂肪酸甲酯乙氧基化物成品色澤淺、透明度高、流動性較好［3］。

1.2 FMEE 合成 機理［4］

以Mg／Al／Co三元復(fù)合物作為催化劑，以脂肪酸甲酯直接與環(huán)氧乙烷進(jìn)行加成得到脂肪酸甲酯乙氧基化物，合成得到7～12mol EO的FMEE。以脂肪酸甲酯為起始原料，為了提高脂肪酸甲酯的乙氧基化程度，首先引入部分羥基，在脂肪酸甲酯的羥基與酯基兩個位置同時乙氧基化。合成反應(yīng)方程式如下：

1.3 FMEE生產(chǎn)工藝流程［5］

吸料過程：在一定真空度下將1 840kg脂肪酸甲酯、165kg去離子水和55kg有機鈀復(fù)合催化劑吸入11.7m3的高壓釜中。開攪拌，緩慢升溫加熱至140℃（升溫速率為3.5℃／min），升溫結(jié)束，保持恒溫，關(guān)掉攪拌后用N2置換反應(yīng)釜內(nèi)殘余的空氣，為確?？諝鈿堄嗔繛?，二次N2置換釜內(nèi)空氣。開攪拌，吸入158kg Mg／Al／Co三元催化劑，通過計量泵緩慢加入5 157 kg環(huán)氧乙烷（環(huán)氧乙烷流速為28L／min）。

注：反應(yīng)2中，n=3～5

反應(yīng)過程：環(huán)氧乙烷加入后，控制溫度140～145℃，反應(yīng)3h。升溫至185℃，并補加約7kg的Mg／Al／Co催化劑，繼續(xù)反應(yīng)2.5h，反應(yīng)結(jié)束后老化至約120℃，再通冷卻水冷卻到80℃，同時吸入2 600kg去離子水、150kg異丙醇，攪拌10min。

2 FMEE的化學(xué)性質(zhì)

脂肪酸甲酯乙氧基化物FMEE具有良好的潤濕、乳化和去污力，并具有低泡沫、低傾點等特點，使用方便，其各種理化性能見表1所示［6］。

表1 FMEE的理化性能

3 FMEE在洗毛工藝中的應(yīng)用

以FMEE作為洗毛劑，分別進(jìn)行堿性洗毛和無機鹽中性洗毛兩種洗毛工藝，在洗毛機上進(jìn)行加工，對FMEE洗毛后的各項性能指標(biāo)進(jìn)行測試，探討FMEE作為洗毛劑的工藝參數(shù)。

3.1 試驗條件

原料：新疆細(xì)羊毛（支數(shù)60～64，平均直徑21.5～25.0μm），通過實驗室分析檢測，原毛含羊毛脂率為11.55%，其他雜質(zhì)含雜率為22.09%。

設(shè)備：采用國產(chǎn)LB－023開洗烘聯(lián)合洗毛機，共計有五槽組成，第一槽為浸漬槽，第二、三槽為洗滌槽，第四、五槽為漂洗槽。

洗毛工藝流程：

原毛→1＃喂毛機→B044開毛機→2＃喂毛機→1＃潤濕槽→2＃洗滌槽→3＃洗滌槽→4＃漂洗槽→5＃漂洗槽→3＃喂毛機→烘干機→洗凈毛檢測［7］

3.2 洗毛工藝參數(shù)［8］

表2 FMEE堿性洗毛工藝

表3 FMEE中性洗毛工藝

3.3 羊毛制條工藝參數(shù)［9］

和毛（B261）→梳毛（B272）→頭針（B302）→二針（B304）→精梳（B311C）→三針（B305）→末針（B306）

3.4 洗凈毛質(zhì)量分析

采用FMEE作為洗毛劑，分別用堿性和中性工藝洗毛，洗毛后的各項數(shù)據(jù)見表5所示。

表4 制條工藝參數(shù)

表5 洗毛后的效果評價

通過表5的測試數(shù)據(jù)可知使用FMEE作為洗毛劑，洗凈毛的各種數(shù)據(jù)完全符合羊毛后續(xù)加工的要求，無論是堿性洗毛工藝還是中性洗毛工藝，羊毛脂的去除率均高于98%，在洗毛工藝中，F(xiàn)MEE是一支高脫脂率、低泡沫的表面活性劑。

3.5 洗毛污水處理

隨著環(huán)保意識的增強，洗毛工藝不能僅從洗凈效果和洗凈毛的質(zhì)量來評價洗毛工藝及洗毛劑，還應(yīng)考慮洗毛廢水的處理、洗毛廢水中羊毛脂的回收等。洗毛工藝是耗水量很大的過程，1t羊毛需要消耗15～40 t的水，廢水中含有大量的羊毛脂，污染程度嚴(yán)重，在洗毛工藝和洗毛助劑的研究中，必須考慮如何降低廢水處理的負(fù)擔(dān)［10］。

脂肪酸甲酯乙氧基化物FMEE屬于低泡沫表面活性劑，在漂洗過程中，耗水量少，泡沫少易漂洗，提高了水洗的效率。FMEE自身的COD值低（0.125ml／L濃度的FMEE，COD值 為200mg／L），降低了洗毛廢水中的COD值。FMEE對油脂有較強的溶解分散能力，洗下的羊毛油脂更均勻的分散在洗毛廢液中，不會反沾污設(shè)備或廢水池的池壁，有利于羊毛脂的二次回收過程。在洗毛工藝中，采用脂肪酸甲酯乙氧基化物FMEE作為洗毛劑，不僅洗毛效果好，也為洗毛廢水處理及羊毛脂的回收創(chuàng)造了有利條件，減少了處理廢水有機物的負(fù)荷［11］。

4 結(jié)論

（1）脂肪酸甲酯乙氧基化物FMEE作為洗毛劑，低溫流動性和水溶性好，低溫條件下具有優(yōu)異的乳化凈洗性能，使用方便，適用于堿性條件和中性條件的洗毛過程。

（2）FMEE乳化性能和分散性能出眾，具有較好的防沾污性能，作為羊毛凈洗劑，羊毛脂去除率高，洗后羊毛底白高。作為洗毛劑，泡沫較少，COD值低，有利于后續(xù)洗毛廢水處理及羊毛脂的回收。

［1］ 孫春芳.淺析洗凈毛的質(zhì)量控制［J］.輕紡工業(yè)與技術(shù)，2010，39（6）：20－21.

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［4］ 徐銘勛.脂肪酸甲酯乙氧基化物FMEE的生產(chǎn)與應(yīng)用［J］.化工生產(chǎn)與技術(shù)，2012，（4）：34－38.

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