一种基于改性纳米陶土的精炼除油剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种基于改性纳米陶土的精炼除油剂及其制备方法 (Refining degreaser based on modified nano argil and preparation method thereof ) 是由 邹其光 于 2021-08-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于改性纳米陶土的精炼除油剂及其制备方法,包含改性纳米陶土、乳化分散剂、助洗剂和去离子水,改性纳米陶土为阳离子表面活性剂改性纳米陶土,本发明用于织物前处理除油,精练等工序中,显著改善了织物(尤其含氨纶织物)的油脂、蜡质、油质污垢等杂质的乳化洗涤去除能力,确保油滴或污垢不再回沾织物及机器上,大大提高了加工产品的品质,同时降低工作液的COD。(The invention discloses a refining degreaser based on modified nano argil and a preparation method thereof, wherein the refined degreaser comprises the modified nano argil, an emulsifying dispersant, a builder and deionized water, the modified nano argil is cationic surfactant modified nano argil, the refining degreaser is used in the procedures of degreasing, refining and the like in the pretreatment of fabrics, the emulsifying washing removal capability of impurities such as grease, wax, oily dirt and the like of fabrics (especially spandex fabrics) is obviously improved, oil drops or dirt is ensured not to be attached to the fabrics and machines, the quality of processed products is greatly improved, and the COD of a working solution is reduced.)
技术领域
本发明具体涉及纺织助剂领域，具体是一种基于改性纳米陶土的精炼除油剂及其制备方法。
背景技术
在织物印染过程中，因织物上常含有油脂、蜡质、油质污垢等杂质，都需要经过预处理(除油或精炼)，以去除织物上的杂质和油污，否则易造成染整次品等，在现有的技术中已经描述了许多尤其适用于织物预处理包含许多非离子表面活性剂及其的复配物，为了得到较佳去污除油性能，印染助剂技术工作者制备了许多以表面活性剂为基础的产品。
例如，中国专利ZL.201711115722.1《一种织物除油剂》，它是由混合脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇嵌段聚醚、异构十三醇聚氧乙烯醚、增溶剂、分散剂。专利ZL.201510440689.4《低温去油精练剂及其制备方法》，包含成份有脂肪醇聚氧乙烯醚(EO9)、脂肪胺聚氧乙烯醚(EO15)、异构十醇聚氧乙烯醚(EO5)、仲醇聚氧乙烯醚 (EO9)、增溶剂。专利202010350801.6《一种纺织用新型精炼剂及其制备方法》。本发明将脂肪醇聚氧乙烯醚、水、聚丙烯酸、聚乙二醇、纳米黏土按固定比例进行调配。但是基于非离子表面活性剂体系产品乃然无法实现油脂、蜡质、油质污垢等杂质的完全去除或有效防止返沾织物和机器。
因此，为了性能和织物印染预处理的要求，目前存在一种得到能够提供最佳清洁油脂、蜡质、油质污垢等杂质的表面活性剂体系及辅助体系的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于改性纳米陶土的精炼除油剂，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于改性纳米陶土的精炼除油剂,按重量百分比计，其包括以下组份：
更进一步的方案：所述改性纳米陶土是采用纳米级的天然陶土表面化学改性方法制得，常用的表面改性剂有：硅烷偶联剂、有机硅(油)、硅树脂、表面活性剂、有机酸等，优选表面活性剂作为纳米陶土表面改性剂，适宜的表面活性剂有：阳离子表面活性剂、两性表面活性剂，优选阳离子表面活性剂，更优选包含有如下化学通式(Ⅰ)的亚胺聚合物的阳离子表面活性剂，化学通式(Ⅰ)结构为：
更进一步的方案：所述化学通式(Ⅰ)的亚胺聚合物具有聚乙烯亚胺主链，所述主链分子量为约1000～20000重均分子量，优选为约2000～10000重均分子量，更优选为约4000～6000重均分子量；其中m为重复链段数，重复链段数m表示足够的数值以产生具有上述主链分子量的聚合。
更进一步的方案：化学通式(Ⅰ)中X是环氧烷烃链，选自摩尔数n 约为1～30个环氧基组成，环氧基是乙氧基(EO)、1,2-丙氧基(1,2- PO)、1,3-丙氧基(1,3-PO)、乙氧基(EO)/丙氧基(PO)嵌段以及它们的组合物；优选乙氧基(EO)、乙氧基(EO)/丙氧基(PO)嵌段；更有选地，摩尔数n约为5～20个乙氧基(EO)链。化学通式(Ⅰ)中R包含氢、C1～C4的烷基以及它们的混合物。综上述化学通式(Ⅰ)中XnR 最优选是摩尔数约为5～20个乙氧基(EO)链，乙氧基末端由氢、C1～C4 的烷基以及它们的混合物封端。
更进一步的方案：最优选这种化学通式(Ⅰ)结构的亚胺聚合物是有市售的，例如，名称Lupasol(由巴斯夫提供)。
更进一步的方案：所述改性纳米陶土的制备方法步骤如下：
1.将规定量的纳米陶土悬浮分散液加入反应釜，加入0.05～ 0.06mol/L盐酸，在40～60℃下以200～500r/min搅拌反应1～2h。升温至70～80℃，加入亚胺聚合物是Lupasol，搅拌反应3～5h，降温至室温，然后用10％氢氧化钠溶液中和至pH值为6～8，(在中国专利 ZL.201310351902.5《一种预处理黏土/橡胶纳米复合材料的制备方法》中所述天然钠基膨润土改性，其内容列入本文作为参考)；
2.将步骤1所得溶液用超声分散：超声功率为500～800W，超声时间为20～30min,即得到改性纳米陶土溶液。
更进一步的方案：优选合适的天然纳米陶土悬浮分散液是有市售的，例如，名称Chtex GT100Q(东骐生技提供)。
更进一步的方案：所述乳化分散剂为化学式(Ⅱ)的氨基酸表面活性或化学式(Ⅲ)的非离子表面活性剂的一种或上述组分以任意比例混合, 所述化学式(Ⅱ)为：R2-NHCH2COO-M+,所述化学式(Ⅲ)为：R3-O-YnH。
更进一步的方案：所述化学式(Ⅱ)氨基酸表面活性剂中R2是C7～C18的烷基、R21-CO-以及它们的混合物，其中R21为C7～C18的烷基，优选R21为 C7～C18的R21-CO-；化学式(Ⅱ)氨基酸表面活性剂M包含钠、钾、三乙醇胺，优选钠，因此，氨基酸表面活性剂进一步优选C12～C18酰基氨基钠。
更进一步的方案：所述化学式(Ⅲ)非离子表面活性剂中Y是摩尔数为3～20的乙氧基(EO)、丙氧基(PO)或者乙氧基(EO)/丙氧(PO) 嵌段，其中乙氧基(EO)是环氧乙烷、丙氧基(PO)是1,2-丙氧烷、 1,3-丙氧烷，优选摩尔数为3～10的乙氧基(EO)；化学式(Ⅲ)非离子表面活性剂中R3是油醇、脂肪醇、异构十醇、异构十三醇，优选油醇，因此，列入有限考虑范围的表面活性剂有油醇聚氧乙烯醚(EO＝3)、油醇聚氧乙烯醚(EO＝5)、油醇聚氧乙烯醚(EO＝10)，尤其是油醇聚氧乙烯醚 (EO＝5)、油醇聚氧乙烯醚(EO＝10)。
更进一步的方案：所述助洗剂为沸点高于250℃的无毒无味的有机物，其优选为三甘醇丁醚、四甘醇丁醚、橘皮油，更优选四甘醇丁醚、橘皮油。
本发明的另一目的在于提供一种基于改性纳米陶土的精炼除油剂的制备方法，包括如下步骤：
a：将改性纳米陶土溶液在均质机中处理60～120min；
b：形成所述乳化分散剂、助洗剂体系的液体基质，在60～80℃通过赋予剪切搅拌所述液体20～50min，被充分混合形成均匀液相；
c：在持续搅拌的状态下冷却至40～60℃，再往步骤b所得混合物中加入a步骤所得改性纳米陶土，搅拌20～50min，形成均匀分散体，再在均质机中处理60～120min，即得所述基于改性纳米陶土的精炼除油剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明改善提升对于油脂、蜡质、油质污垢等杂质的增溶清洗功效，尤其有效的：改性纳米陶土对纤维上的杂质的活化及络合作用，使其含有N、O、S等元素的杂质被裂解，形成络合物在乳化分散剂、助洗剂的协作下洗涤分散于工作液中；再者改性纳米陶土具特殊吸附能力，能将蜡质、油脂、硅油、浆料、悬浮物等杂质吸附及且分散于工作液中。因此，织物上油脂、蜡质、油质污垢或其它杂质更容易被剥离分散在工作液中被清除掉、防止回沾，从而显著提高了对织物的精炼除油效应；
2.本发明明显地迅速降低含有油脂、蜡质、油质污垢等杂质的含精炼除油工作液界面张力的能力，油脂、蜡质、油质污垢等杂质的界面张力的明显下降显著改善了它们从沾污的织物表面的去除，和抑制了它们在织物基质上的再沉积。从而显著提高了对织物的精炼除油效应；
3.本发明的产品冻点低，粘度低，几乎没有凝胶现象，适宜于低温自动取料系统；良好的生物降解性，环境友好。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
改性纳米陶土制备：
1.将500kg纳米陶土悬浮分散液加入反应釜，加入0.05mol/L盐酸，在60℃下以300r/min搅拌反应1.5h。升温至75℃，加入50kg Lupasol，搅拌反应4h，降温至室温，然后用10％氢氧化钠溶液中和至 pH值为6～8。
2.将步骤1所得溶液用超声分散:超声功率为800W，超声时间为 30min,即得到改性纳米陶土溶液。
改性纳米陶土精炼除油剂制备：
包括如下重量份的原料：
其制备流程如下：
a：将改性纳米陶土溶液在均质机中处理120min；
b：形成所述乳化分散剂、助洗剂体系的液体基质，在80℃通过赋予剪切搅拌所述液体20min，被充分混合形成均匀液相；
c：在持续搅拌的状态下冷却至50℃，再往步骤b所得混合物中加入 a步骤所得改性纳米陶土，搅拌50min，形成均匀分散体，再在均质机中处理90min，即得所述基于改性纳米陶土的精炼除油剂A。
实施例2
改性纳米陶土制备：按实施例1制备。
改性纳米陶土精炼除油剂制备：
包括如下重量份的原料：
其制备流程如下：
a：将改性纳米陶土溶液在均质机中处理60min；
b：形成所述乳化分散剂、助洗剂体系的液体基质，在80℃通过赋予剪切搅拌所述液体30min，被充分混合形成均匀液相；
c：在持续搅拌的状态下冷却至50℃，再往步骤b所得混合物中加入a步骤所得改性纳米陶土，搅拌30min，形成均匀分散体，再在均质机中处理60min，即得所述基于改性纳米陶土的精炼除油剂B。
实施例3
改性纳米陶土制备：按实施例1制备。
改性纳米陶土精炼除油剂制备：
包括如下重量份的原料：
其制备流程如下：
a：将改性纳米陶土溶液在均质机中处理90min；
b：形成所述乳化分散剂、助洗剂体系的液体基质，在60℃通过赋予剪切搅拌所述液体50min，被充分混合形成均匀液相；
c：在持续搅拌的状态下冷却至40℃，再往步骤b所得混合物中加入 a步骤所得改性纳米陶土，搅拌50min，形成均匀分散体，再在均质机中处理120min，即得所述基于改性纳米陶土的精炼除油剂C。
实施例4
改性纳米陶土制备：按实施例1制备。
改性纳米陶土精炼除油剂制备：
包括如下重量份的原料：
其制备流程如下：
a：将改性纳米陶土溶液在均质机中处理120min；
b：形成所述乳化分散剂、助洗剂体系的液体基质，在70℃通过赋予剪切搅拌所述液体20min，被充分混合形成均匀液相；
c：在持续搅拌的状态下冷却至40℃，再往步骤b所得混合物中加入a步骤所得改性纳米陶土，搅拌20min，形成均匀分散体，再在均质机中处理60min，即得所述基于改性纳米陶土的精炼除油剂。
将实施例1～4制得的基于改性纳米陶土的精炼除油剂和对比例A[市售精炼除油剂A(以28％异构醇聚氧乙烯醚、13％脂肪醇聚氧乙烯醚及10％乙二醇的组合物)]通过下面具体实验工艺及所得数据进行阐述验证。
采用以下方法在实验室测试各除油剂的应用性能，其结果见表1。
1.乳化力测定
移取40mL 1％试样液置于100mL具塞量筒中，再移入4mg(石蜡和机油)油液。塞紧量筒塞，上下剧烈震荡10次(一上一下为1次)，然后静置1min。如此重复操作6次，静置30分钟，观察是否分层。
2.油渍去除程度及抗返沾性测定
实施例/对比例 1-2g/L
液碱(50％) 0-2g/L
浴比 1：10
工艺流程：把自制油污布放入处理液中，以2℃/min升温至98℃，保温30min，然后热水洗、冷水洗，烘干。
3.颜色参数
采用Datacolor SF-600Plus测色配色仪对织物进行测试白度、ΔE、ΔC。
表1应用性能
从上表可以看出，振荡乳化不分层代表乳化性越好；去油等级越高除油越干净；白度越高防止油污返沾越好。本发明制得的于改性纳米陶土的精炼除油剂用于前处理除油，精练等工序中，解决织物(尤其是氨纶)的除油问题，确保油滴不回沾织物及机器上。
棉氨(氨纶含12％)针织平纹胚布采用以下前处理工艺大生产实践，对实施例1～4制得的基于改性纳米陶土的精炼除油剂和对比例A[市售精炼除油剂A(以28％异构醇聚氧乙烯醚、13％脂肪醇聚氧乙烯醚及10％乙二醇的组合物)]，进行效果指标测试，结果如表2所示。
精炼除油预处理处方：
工艺流程：室温把胚布放入处理液中，以2℃/min升温至98℃，保温45min，然后热水洗、中和、冷水洗，烘干，然后染色。
4.毛效测定
按照FZ/T01071-2008《纺织品毛细效应试验方法测试》测定。将试样剪成25cm×5cm布条，采用毛细效应测试仪，记录30min内水沿织物上升的高度。若液面参差不齐，取平均值。
5.顶破强力测定
按照GB/T 19976-2005《纺织品顶破强力的测定钢球法》测定。测试6次，取平均值。
6.COD测定
采用多参数水质快速测试仪测定。
表2生产效果指标
从上表数据分析，本发明制得的于改性纳米陶土的精炼除油剂用于棉 /棉氨针织物的精炼除油，能提升织物的洁净度、白度、毛效、强力和内在质感，后续染色时还能明显增艳及提升匀染作用，同时能显著降低废水的COD值。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。