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改性木质素磺酸钠及其在磨砂工业油污洗手液中的应用

改性木质素磺酸钠及其在磨砂工业油污洗手液中的应用

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作者：张莹莹辽宁大学

学位级别：硕士

木质素磺酸盐(LS)是自然界中一种丰富的可再生有机碳资源,是生产纸浆的主要副产物,可作为分散剂将固体或液体稳定的分散在体系介质中。但是,由于LS较低的表面活性,直接作为分散剂并不理想。由此,考虑在LS分子结构中引入亲水聚醚和疏水... 详细信息

木质素磺酸盐(LS)是自然界中一种丰富的可再生有机碳资源,是生产纸浆的主要副产物,可作为分散剂将固体或液体稳定的分散在体系介质中。但是,由于LS较低的表面活性,直接作为分散剂并不理想。由此,考虑在LS分子结构中引入亲水聚醚和疏水长链烷基对其进行改性,这将有助于增强其分散性能,提高LS的表面活性,是拓展木质素基分散剂应用领域的关键。本篇论文采用接枝共聚接续静电自组装串联法对木质素磺酸的钠盐(SL)进行改性,合成了一种新型木质素基阴-阳离子高分子分散剂(BAC-SL-HPEG),并将其应用于磨砂工业油污洗手液的研发中。主要研究内容如下:1、BAC-SL-HPEG的制备:本文选用甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)为单体,过硫酸钾(KSO)为引发剂,通过水溶液聚合法合成了木质素磺酸钠接枝共聚物(SL-HPEG)。采用响应面Box-Behnken实验设计优化了接枝工艺参数。结果表明,当反应单体用量为63.965%,引发剂用量为4.736%,反应温度为80℃,反应时间为4.0 h时,接枝率最佳。采用红外谱图FT-IR、核磁氢谱H NMR、接触角测试、扫描电镜SEM等表征手段对SL-HPEG进行结构表征。结果表明,所得到的SL-HPEG亲水性增强,接入HPEG后,SL结构中酚羟基的含量有所下降,表面结构由原来的光滑球状变成了粗糙的片状,即HPEG成功接枝到SL分子结构上。与此同时,通过静电自组装法,在SL-HPEG分子结构侧链上引入十二烷基二甲基苄基氯化铵(BAC),通过SL-HPEG与BAC在水溶液中的Zeta电位和粒径分析,确定了当BAC与SL-HPEG质量比值为1.25时,在水溶液中达到等电点,并制备了阴阳离子不同质量比的BAC-SL-HPEG。通过红外谱图FT-IR,核磁氢谱H NMR,接触角测试表征手段对静电自组装产物进行结构表征。结果表明,BAC成功组装到SL-HPEG分子结构上,且通过静电自组装增强了SL-HPEG的疏水性和对粒子的分散性能,成功实现了BAC-SL-HPEG的制备。2、BAC-SL-HPEG在磨砂工业油污洗手液研发中的应用:通过探究增稠剂卡波姆类型、卡波姆质量分数浓度、溶液体系p H值对体系粘度的影响,以及对不同卡波姆类型所制成的产品的肤感性能问卷调查,综合分析,选定了卡波姆941复配三乙醇胺作为产品的主要赋型体系,确定了卡波姆941的使用量为0.50%,三乙醇胺的使用量为0.25%,产品粘度可达到79000 m Pa.s。选定烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10),脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9),异构十三醇聚氧乙烯醚(1309),白油,甘油作为产品的乳化体系。以去污能力为判定指标,通过正交实验,确定了乳化体系中各原料的添加量分别为:OP-10 9.00%,AEO-9 9.50%,1309 5.00%,白油5.00%,甘油2.50%。根据各因素极差R的大小,得出五个因素中对去污指标的影响主次关系是:OP-10>1309>AEO-9>白油>甘油。对于产品中粒子的分散问题,通过对SL,SL-HPEG,BAC-SL-HPEG三种分散剂分散体系的光学显微镜成像和分散液稳定性的分析,结果表明,经过接枝共聚接连静电自组装改性后所得到的BAC-SL-HPEG分散剂对粒子的分散能力较好。将BAC-SL-HPEG作为磨砂工业油污洗手液的主要分散剂,通过改变分散剂在产品中的比例,来探究分散剂用量与产品稳定性的关系。结果表明,当分散剂的添加量在3.00%以上时,产品在高温和低温下均表现出良好的稳定性。基于产品的经济价值和视觉感官效应,确定了BAC-SL-HPEG分散剂的添加量为3.00%。最后,添加1-2滴香精,少量色素和0.07%的卡松杀菌剂对产品进行调香调色和防腐,并对产品的卫生、健康等指标进行检测,均符合《化妆品安全技术规范(2015年版)》和GB/T 13173-2008,GB/T 34855-2017国家标准,实现了对磨砂工业油污洗手液的成功研发。本文将来源广泛,价格低廉的“废物”SL改性回归于日用磨砂清洁剂中,实现了SL在实际产品中的成功转化,扩展了SL在日用磨砂清洁剂中的应用。面对当今严重的资源紧缺问题,SL的相关研究具有一定的环境效益,磨砂工业油污洗手液产品的研发,具有一定的市场经济效益。

关键词：木质素基阴-阳离子分散剂接枝共聚静电自组装重油污

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