氨基硅油乳液中乳化剂的分析

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氨基硅油乳液中乳化剂的分析

摘要：将氨基硅油乳液用柱层析法分离后，采用红外光谱仪扫描了氨基硅油乳液中乳化剂的各组分，用碘代法结合气相色谱/质谱联用仪对脂肪醇聚氧乙烯醚进行定性分析，采用邻苯二甲酸酐-吡啶法测定聚乙二醇的平均摩尔质量，并用质量法对各组分定量。结果表明，氨基硅油乳液中的乳化剂由非离子表面活性剂组成，主要成分为脂肪醇聚氧乙烯醚[结构为C12H25O(CH2CH2O)H的质量分数为9.25%；结构为EO=5.02，C12H26∶C14H30=3∶1的质量分数为37.24%；结构为EO=8.92，C12H26∶C14H30=2∶1的质量分数为1.80%；结构为EO=11.27，C16H34∶C18H38=2∶3的质量分数为44.15%]及聚乙二醇[质量分数为2.6%，结构为HO(CH2CH2O)7.44H]。

氨基硅油以其卓越的性能在纺织工业得到广泛的应用，经其整理的纺织品具有柔软、滑爽、弹挺、抗皱，且有良好的抗静电性和一定的耐洗性。氨基硅油必须用表面活性剂乳化成乳液，才可透入纤维和织物内部，形成永久性膜，使织物经久耐洗。国内对氨基硅油乳液中乳化剂的分析较少。经柱色谱预处理后，采用红外光谱(IR)可粗略定性氨基硅油乳液中的乳化剂成分。本实验采用柱层析预处理技术，结合气相色谱/质谱联用仪，建立了氨基硅油乳液中乳化剂的分析方法，不仅可以监督检验产品质量，还可为开发新型氨基硅油用乳化剂提供依据。

1.实验

1.1　主要试剂及仪器

氯仿、乙醚、丙酮、甲醇、氨水、石油醚：AR，西安东达化工公司；乳化剂：外来样。

红外光谱仪(IR)：Nicoler AVATAR-360，Nicoler公司；气相色谱/质谱联用仪(GC/MS)：6890N气相色谱和5973I质谱检测器，安捷仑公司；毛细管：HP-5MS，30m×0.25mm×0.25μm。

1.2　氨基硅油乳液的分离

称取60g硅胶，用石油醚(沸程为60～90℃)浸泡过液，湿法装柱；称取待测氨基的硅油用乳化剂1.0g左右，加到硅胶顶部。洗脱顺序如下：氯仿80ml，氯仿+乙醚(99+1)80ml，氯仿+乙醚(1+1)80ml，氯仿+丙酮(4+1)80ml，氯仿+丙酮(1+1)80ml，氯仿+甲醇(19+1)100ml，氯仿+甲醇(7+1)80ml，氯仿+甲醇(2+1)100ml，甲醇80ml，甲醇+水(19+1)100ml，甲醇+氨水(19+1)100mL；保持流速为1ml/min，用编好序号并称量好的烧杯收集洗脱液；每20mL为一份，用水浴蒸去溶剂，将残留物称量，回收率为95.07%。

1.3　GC/MS测试条件

载气：He；分流比：100∶1；进样口温度：250℃；升温程序：初温80℃，保持1min，然后以15℃/min升温到250℃，并保持10min；EI离子源：电子能量70eV；离子源温度：150℃；接口温度：280℃；倍增电压：1047V；，扫描范围：30～500M/Z；扫描速度：2.82Scans/s。

1.4　性能测试

1.4.1　脂肪醇聚氧乙烯醚的定性分析

采用碘代法对脂肪醇聚氧乙烯醚进行定性分析。将1.2节分离出来的A、B、C、D馏分转移到三口圆底烧瓶中，装上冷凝管，用磷酸封口，在接受处加10%的KI溶液；通N2约20min，加入5gKI、10mL浓磷酸，160℃下加热30min以上；冷却至室温，用0.1mol/L的Na2S2O3标准溶液滴定，接近终点时加入淀粉指示剂，继续滴定至无色，记录读数。将滴定完的溶液用正己烷萃取，萃取液用无水碳酸钠脱水，过滤后浓缩；用GC/MS定性，根据面积归一法定量。

1.4.2　聚乙二醇平均摩尔质量的测试

采用邻苯二甲酸酐-吡啶法测定聚乙二醇的平均摩尔质量。将小烧杯中的样品全部转移到250mL的碘量瓶中，用5ml移液管准确加入5ml邻苯二甲酸酐-吡啶溶液(70g邻苯二甲酸酐溶于500ml吡啶中)，将碘量瓶放置水浴中回流1h；取出冷却至室温，加入3滴1%的酚酞试剂，用1mol/l的NaOH溶液滴定至微红色即为终点，并在同一条件下做空白实验。

1.4.3　乳化剂的离子类型测试

溴酚蓝试验：在试管中加入10ml溴酚蓝试剂，然后滴入适量试样质量分数为10%的试样水溶液，观察溶液是否有变化。若溶液没有变化，说明试样中没有阳离子型乳化剂存在；若溶液有变化，则说明试样中含有阳离子型乳化剂。

碘化铋钾-氯化钡试验：在试管中加入配制好的3ml碘化铋钾溶液和3ml氯化钡溶液，加入适量试样质量分数为0.01%～0.1%的试样稀溶液，观察溶液是否有变化。若有橙红色的沉淀出现，说明试样中有非离子型乳化剂存在；若没有橙红色沉淀出现，则表明试样中没有非离子型乳化剂存在。酸性亚甲基蓝试验：在试管中加入配制好的10ml酸性亚甲基蓝溶液和3ml氯仿，加入适量试样质量分数为1%的试样稀溶液，加盖剧烈振动2～3s后静置分层，观察两层颜色变化。若氯仿层不出现蓝色，说明试样中没有阴离子型乳化性剂存在；若氯仿层出现蓝色，则表明试样中含有阴离子型乳化剂。

2　结果与讨论

2.1　乳化剂的离子类型

通过溴酚蓝、碘化铋钾-氯化钡、酸性亚甲基蓝3个试验结果，可判定该乳化剂为非离子型乳化剂。

2.2　乳化剂的红外光谱分析

图1为氨基硅油乳液中乳化剂的红外光谱图。

图1　乳化剂的红外光谱图

图1中，在2925cm-1、2870cm-1、1462cm-1、723cm-1处为长链烷基的特征吸收峰，1112cm-1处为聚氧乙烯基醚强的特征吸收峰，此外，在1350cm-1、951cm-1处出现了相应的吸收峰，3418cm-1处的吸收峰归属于-OH的伸缩振动吸收。图1表明，氨基硅油用乳化剂中含有脂肪醇聚氧乙烯醚。

2.3　乳化剂的分离

以收集柱层析洗脱液的烧杯编号为横坐标，烧杯中残留物的质量为纵坐标，作淋洗图，结果见图2。

图2　乳化剂经柱层析洗脱曲线

2.4　各馏分的红外表征

取图2中A、B、C、D、E峰顶对应编号的烧杯中的残留物做红外光谱，馏分A的光谱图见图3。图3中，2923cm-1、2854cm-1、1465cm-1、721cm-1为长链烷基的特征吸收峰，1121cm-1、1350cm-1、935cm-1、887cm-1谱带为聚氧乙烯醚链节(EO)的特征吸收峰，3438cm-1处是由-OH的伸缩振动引起的吸收峰。以上信息说明未知物A为脂肪醇聚氧乙烯醚类化合物。馏分B、C、D和A的红外光谱图基本相同，可判定也为脂肪醇聚氧乙烯醚类化合物，只是EO的吸收峰强度不一，EO数越大，该处吸收峰强度越强。图3b中，特征谱带1105cm-1处的吸收峰归属于C-O-C的伸缩振动吸收峰；此外，1351cm-1、951cm-1、835cm-1处有相应的吸收峰，3365cm-1处的吸收峰是形成氢键的端羟基的伸缩振动引起的。由此可确认该未知物为典型的聚乙二醇。