合格品和優(yōu)級品司盤80的質(zhì)量指標(biāo)檢測及比較

張 民，鄭玉玲，魏向洲，胡惠敏

作者簡介：張民，江蘇阜寧人，江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院紡織服裝學(xué)院講師，主要從事化學(xué)化工方面的教學(xué)與科研；鄭玉玲，江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院紡織服裝學(xué)院；魏向洲，胡惠敏，江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院紡織服裝學(xué)院生物制藥技術(shù)專業(yè)在讀（江蘇 南通226007）.

司盤80，又稱Span-80，化學(xué)名稱為失水山梨醇單油酸酯，是由山梨醇失水后與油酸酯化而成，為非離子型表面活性劑.其親水親油平衡值（HLB 值）為4.3，能和油類相混溶成為油包水（W/O）型乳化劑.該產(chǎn)品具有優(yōu)良的乳化、分散、發(fā)泡、濕潤等性能，在石油［1］、采礦［2-3］、食品［4］、醫(yī)藥和化妝品［5-6］等行業(yè)都有著廣泛應(yīng)用.

目前，我國司盤80產(chǎn)品雖然生產(chǎn)廠家眾多，但在不同程度上存在著色澤差、反應(yīng)產(chǎn)物不均勻、沉降物多、凝固點高等質(zhì)量問題，特別是色澤深，一直影響著化纖油劑的產(chǎn)品質(zhì)量［7］，不少廠家使用進口的司盤80，但價格高，影響經(jīng)濟效益.因此，提高我國司盤80 產(chǎn)品質(zhì)量是不少廠家的迫切需求.

針對以上問題，本研究著重從司盤80 產(chǎn)品的各項質(zhì)量指標(biāo)檢測入手，對司盤80 合格品和優(yōu)級品進行了比較，考察了兩種產(chǎn)品性能的主要差別，為實際生產(chǎn)提供了參考.

1 實驗部分

1.1 原料與試劑

原料：南通某廠生產(chǎn)的司盤80，美國進口的優(yōu)級司盤80.

試劑：氫氧化鈉，分析純；鄰苯二甲酸氫鉀（基準(zhǔn)試劑）；95%乙醇，分析純；鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.5 mol·L-1）；無水碳酸鈉（基準(zhǔn)試劑）；氫氧化鉀乙醇溶液（1 mol·L-1）；酚酞乙醇溶液指示劑（5 g·L-1）；吡啶，分析純；氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液（0.1 mol·L-1）；超純水；甲醇（HPLC 級）；KF-1 型KF 試劑，包含陽極液和陰極液；乙?；噭阂宜狒瓦拎ぐ凑阵w積比1∶10 配制而成；酚酞指示劑：1 g酚酞溶于100 mL吡啶中配制而成.

1.2 主要儀器

HH-WO 型電子恒溫水浴鍋；NDJ-1 旋轉(zhuǎn)粘度計；高腳燒杯（100 mL）；酸堿式通用滴定管（50mL）；移液管；容量瓶；分析天平（精度0.000 1 g）；錐形瓶、量筒（100 mL），錐形瓶（磨口，250 mL）；回流冷凝器（帶磨口玻璃接頭，接頭與錐形瓶匹配）；電熱套；KLS-411 型微量水分分析儀；微量注射器（10 uL）.

1.3 測定方法

（1）色澤的測定.采用目視比色法：取兩支潔凈、干燥的玻璃試管，分別加入約1/3試管量的待檢測樣品，在自然光線下，目視觀察，并用文字將所觀察到的顏色定性表述出來.

（2）粘度的測定.首先將粘度計調(diào)整水平，然后將適量的待測樣品加入到100 mL的高腳燒杯中，加入的量以轉(zhuǎn)子上的液面標(biāo)志能夠侵入到液面以下為宜.實驗用恒溫水浴鍋加熱，并進行溫度控制，待溫度恒定后，讀取指針讀數(shù).讀數(shù)時按下指針控制桿使讀數(shù)固定下來，再關(guān)閉電機，使指針停在讀數(shù)窗內(nèi)，再讀取讀數(shù).為了減少誤差，實驗對同一溫度下溶液的粘度測定3次，然后取平均值［8］.

溶液粘度的計算公式如下：

式中：η—絕對粘度，mPa·s；k—系數(shù)，與選定的轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)速有關(guān)，儀器上可以直接查出；a—指針?biāo)甘镜淖x數(shù).

（3）酸值的測定［9］.酸值指中和1 g 樣品中游離的脂肪酸所需要的氫氧化鉀毫克數(shù)，以“mgKOH·g-1”表示.測定步驟為：稱取約10 g試樣到錐形瓶中，加100 mL中性乙醇，并搖動錐形瓶使試樣完全溶解，加3～4 滴酚酞指示劑.用0.1 mol·L-1氧氧化鈉滴定至溶液由無色變?yōu)槲⒓t色，并保持10 s不褪色即為終點.

氫氧化鈉溶液濃度的計算公式如下：

式中：c(NaOH) —氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol·L-1；m(KHP)—鄰苯二甲酸氫鉀的質(zhì)量，g；V(NaOH)—NaOH溶液的消耗體積，mL；M(KHP)—鄰苯二甲酸氫鉀的摩爾質(zhì)量，204.2 g·moL-1.

酸值的計算公式如下：

式中：s—酸值，mgKOH·g-1；c(NaOH)—氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol·L-1；V(NaOH)—消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；56.1—氫氧化鉀的摩爾質(zhì)量，g·moL-1；m—試樣質(zhì)量，g.

（4）皂化值的測定［9］.皂化值指1 g 油脂完全皂化所需要的KOH 的毫克數(shù)，以mgKOH·g-1表示.測定步驟為：稱取0.6～0.8 g（精確到0.001 g）樣品置于錐形瓶中，加入25 mL氧氧化鉀乙醇溶液，用水浴加熱回流1 h 左右，用15 mL 95%乙醇洗冷凝管內(nèi)壁，滴入2～3 滴酚酞指示劑，溶液顯紅色，趁熱用0.1 mol·L-1鹽酸滴定，當(dāng)溶液由紅色變?yōu)闊o色，并保持10 s 不褪色即為滴定終點.平行測定3次，同時做空白實驗.

鹽酸溶液濃度的計算公式如下：

式中：c(HCl)—鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol·L-1；m(Na2CO3)—無水碳酸鈉的質(zhì)量，g；V(HCl)—滴定消耗的HCl 溶液體積，mL；M(Na2CO3)—碳酸鈉的摩爾質(zhì)量，105.99 g·moL-1.

皂化值的計算公式如下：

式中：z—皂化值，mgKOH·g-1；V0—滴定空白消耗HCl 標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；V1—滴定樣品消耗HCl 標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；c(HCl)—HCl 標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol·L-1；m—司盤80 樣品的質(zhì)量，g.

（5）羥值的測定［9］.羥值指1 g 樣品中的羥基所相當(dāng)?shù)臍溲趸浀暮量藬?shù)，以mgKOH·g-1表示.測定步驟為：稱取約0.6 g 的樣品置于錐形瓶中，加入3 mL 乙?；噭〖訜峄亓? h 左右，期間分3～5次加入15 mL水.?；磻?yīng)結(jié)束后將溶液冷卻至30 ℃，加入4～5 滴酚酞指示劑與25 mL 0.1 mol·L-1的NaOH溶液，然后用0.1 mol·L-1氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淡粉色，并維持10 s不褪色即為終點.同時，用2～3 滴水代替試樣，其余加入的試劑和操作與樣品測定時相同，進行空白試驗.

羥值的計算公式如下：

式中：q—羥值，以mgKOH·g-1表示；V0—空白試驗消耗氫氧化鈉溶液的體積，mL；V1—試樣消耗氫氧化鈉溶液的體積，mL；c(NaOH)—氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，0.105 0 mol·L-1；m—試樣的質(zhì)量，g；s—試樣的酸值，若此值≤0.3，可忽略不計.

（6）含水量的測定.本實驗采用卡爾費休法［10］測定樣品的含水量.測定步驟為：稱取約6 g（精確到0.000 1 g）司盤80 樣品于潔凈的小燒杯內(nèi)，加入少量甲醇并攪拌使其充分溶解，然后轉(zhuǎn)移到100 mL容量瓶中，用少量甲醇洗滌小燒杯3～5次一并轉(zhuǎn)入容量瓶中，最后用甲醇定容至100 mL，加蓋密封，作為待測樣品.用1 mL 進樣器抽取定量的待測樣品，從電解池的進樣口注入到電解池內(nèi)，針頭應(yīng)插入液面以下，等待10～30 s 使之與KF 試劑充分混合.測量結(jié)束后，儀器自動顯示測量結(jié)果.對每個樣品平行測定3次，取算術(shù)平均值作為最終結(jié)果.

本實驗選用色譜純甲醇作為司盤80的樣品溶劑及空白樣品.另外，為了保證精度更準(zhǔn)確，需要進行校正因子（k）的測量［11］.本實驗測得的校正因子k=0.998.

含水量的計算公式如下：

式中：x—樣品的含水量，%；m水—1 mL樣品中含水量，mg；m樣—樣品的質(zhì)量，mg.

2 結(jié)果與討論

2.1 色澤的測定結(jié)果

色澤的檢測結(jié)果如表1所示.

表1 兩種樣品的色澤測定結(jié)果

觀察結(jié)果表明，美國進口的優(yōu)級品司盤80（以下簡稱SP）的色澤明顯比南通某廠生產(chǎn)的司盤80 產(chǎn)品（以下簡稱QP）淡得多.在實際應(yīng)用中希望產(chǎn)品的顏色越低越好，故從色澤的角度分析，QP產(chǎn)品還有待于改進.

2.2 粘度（η）的測定結(jié)果

兩種司盤80樣品的粘度隨溫度的變化關(guān)系見圖1.

圖1 兩種樣品的粘度隨溫度的變化關(guān)系

從圖1可以看出，兩種產(chǎn)品的粘度都隨著溫度的升高而降低，但是同溫度下，SP的粘度比QP要低150～250 mPa·s.在實際應(yīng)用中希望司盤80產(chǎn)品能夠具有較好的流動性，即粘度越低越好.從粘度的角度分析，QP產(chǎn)品還有待于改進.

2.3 酸值（s）的測定結(jié)果

0.1 mol·L-1氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定及兩種司盤80樣品的酸值測定數(shù)據(jù)如表2所示.

從表2 可以看出，QP 的酸值測定結(jié)果為8.81 mgKOH·g-1，SP 的酸值測定結(jié)果為3.99 mgKOH·g-1，前者大于后者.酸值大說明產(chǎn)品中游離酸的濃度較高，產(chǎn)物中有更多未反應(yīng)的油酸殘余.可見，QP 產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝還有待于改進，需進一步提高油酸的轉(zhuǎn)化率.

2.4 皂化值（z）的測定結(jié)果

0.1 mol·L-1鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定及兩種司盤80樣品皂化值的測定數(shù)據(jù)如表3所示.

從表3 可以看出，QP 的皂化值測定結(jié)果為141 mgKOH·g-1，SP 的 酸值 測 定結(jié) 果 為155 mgKOH·g-1，前者小于后者.皂化值大，說明了產(chǎn)品中酯的總濃度較高，有更多的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化成了產(chǎn)品，原料的轉(zhuǎn)化率高，體系中未反應(yīng)的原料殘余少，這與上述2.3的結(jié)論相一致.

2.5 羥值（q）的測定結(jié)果

兩種司盤80樣品羥值的測定數(shù)據(jù)如表4所示.

從表4 可以看出，QP 的羥值測定結(jié)果為216 mgKOH·g-1，SP 的羥值測定結(jié)果為200 mgKOH·g-1，后者小于前者.羥值小說明產(chǎn)物中羥基濃度較低，也說明了反應(yīng)原料山梨醇中的羥基與油酸酯化反應(yīng)的數(shù)目多，生成的產(chǎn)品中酯的濃度較高，這與上述2.4的結(jié)論相吻合.

表2 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定及兩種樣品酸值的測定數(shù)據(jù)表

表3 鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定及兩種樣品皂化值的測定數(shù)據(jù)表

2.6 含水量的測定結(jié)果

兩種司盤產(chǎn)品含水量的測定數(shù)據(jù)如表5 所示.

從表5 可以看出，QP 中含水量為1.38%，SP中含水量為0.84%，前者大于后者.體系中的水分主要來自于原料帶進來的水分、山梨醇失水產(chǎn)生的水分和酯化反應(yīng)過程中產(chǎn)生的水等幾個方面.水分含量的高低對產(chǎn)品的性能也會產(chǎn)生較大的影響，在實際應(yīng)用中希望產(chǎn)品含水量越低越好.這就要求在反應(yīng)過程中需將生成的水分盡可能地脫除完全.

3 結(jié)論

司盤80 作為一種性能優(yōu)良的乳化劑，近年來在生物組織工程［12］、藥劑學(xué)［13］、生物高分子材料［14］等研究領(lǐng)域有著非常廣泛地應(yīng)用.本文主要對國內(nèi)某廠家生產(chǎn)的司盤80合格品和美國進口的優(yōu)級司盤80產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)進行了檢測與比較，分析結(jié)果表明，兩種不同規(guī)格產(chǎn)品在色澤、粘度、酸值、皂化值、羥值和含水量等方面存在不同程度的差異.所得結(jié)論能夠為國內(nèi)司盤80生產(chǎn)工藝的改進提供一定的指導(dǎo)和參考作用.

表4 兩種司盤80產(chǎn)品羥值的測定數(shù)據(jù)表

表5 兩種司盤80產(chǎn)品含水量的測定數(shù)據(jù)表

但是也有研究資料［15］表明，某些質(zhì)量指標(biāo)（如酸值、皂化值、羥值等）相近的司盤80 產(chǎn)品，有的是透明的，流動性很好，而有的卻表現(xiàn)為混濁固化.所以單純靠產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)來衡量司盤80 產(chǎn)品合格與否也是不準(zhǔn)確的，還必須從結(jié)構(gòu)出發(fā)，研究清楚合成方法和工藝過程對產(chǎn)品的組成及性能的影響，這也是本課題組今后要著重研究的問題.