流滴劑_防霧劑(消霧劑)的作用原理及合成工藝

1、什么是流滴劑，防霧劑（消霧劑）？他們的作用原理是什么？分哪幾類？并舉出23個典型品種的合成工藝。1 流滴劑1.1 定義流滴劑是一種表面活性劑，起破壞水珠與薄膜之間的界面張力，防止表面形成水珠的一類助劑。1.2 作用原理流滴劑一般都是具有表面活性的化學(xué)品，在聚合物加工過程中加入，可使冷凝而成的小水滴分布成連續(xù)的透明薄層，其功能是縮小水與聚合物表面之間的接觸角，防止表面形成水珠。1.3 分類流滴劑按使用方法可分為添加型和涂布型。添加型流滴劑可保證薄膜內(nèi)有一定的儲備，不斷補給使用過程中的消耗，可長期發(fā)揮防霧和流滴作用，并具有潤滑、抗粘結(jié)和抗靜電性能。1.4 典型品種的合成工藝1.4.1 聚甘油脂肪酸

2、酯聚甘油脂肪酸酯的合成分二步進行。第一步，經(jīng)甘油縮合或甘油酯與甘油加成反應(yīng)制備聚甘油。第二步，聚甘油混合物通過與脂肪酸進行直接酯化反應(yīng)，或與甘油三酯進行酯交換反應(yīng)，即可得到相應(yīng)的聚甘油酯。1.4.1.1 聚甘油制備制備方法以堿作催化劑，反應(yīng)方程式如下：nHOCH2CHOHCH2OHHO-(-CH2CHOHCH2O-)-H+(n-1)H2O在氮氣或二氧化碳等惰性氣體保護下，原料甘油中加入OO1 5(質(zhì)量比)催化劑，升溫至200300 下反應(yīng)22O h。所用催化劑一般為堿性物質(zhì)，其催化效果大致有如下順序：碳酸鉀>碳酸鋰>碳酸鈉>氫氧化鉀>氫氧化鈉>甲醇鈉>氫氧化

3、鈣>氫氧化鋰>碳酸鎂>氧化鎂。食品級聚甘油必須精制，可用活性炭、酸性白土或離子交換樹脂脫色，然后再用離子交換樹脂進一步脫色，除去催化劑。1.4.1.2 合成聚甘油酯酯化工藝條件是在攪拌條件下，使聚甘油與脂肪酸充分混合，在200240 反應(yīng)l2 h可用酸價接近零來判斷反應(yīng)終點，可在常用的酯化反應(yīng)釜內(nèi)完成，其酯化反應(yīng)與常規(guī)酯化機理相同，生成的聚甘油酯結(jié)構(gòu)通式如下：所用脂肪酸可以是硬脂酸、棕櫚酸、油酸、月桂酸等高級脂肪酸，也可以是低級脂肪酸。聚甘油酯聚合度越高，脂肪酸的鏈越短，酯化度越低，聚甘油酯親水性越強?？稍O(shè)計不同的甘油聚合度，有意識地控制聚甘油酯分子中親水性羥基和親油性脂肪酸

4、殘基之比，就可得到不同HLB值產(chǎn)品1。1.4.2 單硬脂酸甘油酯將一定比例的甘油、丙酮、帶水劑和催化劑加入帶有溫度計、分水器及回流冷凝管的250 mL三口燒瓶中，開啟磁力攪拌，加熱升溫至回流，帶水劑從反應(yīng)體系中帶出反應(yīng)生成的水。分水器中水量基本不變，反應(yīng)溫度也不再上升時，停止反應(yīng)。降溫后加入一定量的硬脂酸(ST)和催化劑，升溫至沸騰，帶水劑繼續(xù)帶出系統(tǒng)中生成的水。分水器中水量基本恒定后，結(jié)束酯化過程。減壓蒸出帶水劑及反應(yīng)物丙酮，使產(chǎn)品冷凝成固體2。2 防霧劑2.1 定義防霧劑（antifogging agent）又稱防滴劑或防霧滴劑。能防止聚氯乙烯農(nóng)用薄膜發(fā)生水滴而降低透光性的物質(zhì)。主要是表面

5、活性劑，如木糖醇酯、山梨醇單棕櫚酸酯、月桂酸或硬樹脂酸甘油單酯等。2.2 作用原理防霧劑是防止玻璃，塑料等表面結(jié)霧現(xiàn)象的原理：防霧劑是一些帶有親水基的表面活性劑，可在塑料表面取向，疏水基向內(nèi)，親水基向外，從而使水易于濕潤塑料表面，凝結(jié)的細水滴能迅速擴散形成極薄的水層或大水珠順薄膜流下來。這樣就可避免小水珠的光散射所造成的霧化，防止凝結(jié)的水滴灑落到被包裝物上面3。 2.3 分類按照防霧劑加入塑料中的方式，可將防霧劑分為內(nèi)加型和外涂型兩類。內(nèi)加型防霧劑是在配料時加入到樹脂中，其特點是不易損失、效能持久，但對于結(jié)晶性較高的聚合物難以獲得良好的防霧性；外涂型防霧劑是溶于有機溶劑或水中后，涂于

6、塑料薄膜的表面，并使用簡便、成本低，但耐久性差，易被洗去或擦掉，只有在內(nèi)加型防霧劑無效的場合或不要求持久性時使用。防霧劑按效能分可分為初期防霧性、持久防霧性、低溫防霧性和高溫防霧性四種。防霧劑按其防霧作用機理防霧劑分為三種：第一種是利用具有光催化性能的物質(zhì)，如二氧化鈦及氧化鋅，它們受紫外光或可見光的輻照后，具有超親水的性能；第二種方法是制備含高分子或者含表面活性劑的涂料；第三種方法是通過制備特殊結(jié)構(gòu)使材料表面具有超親水或者超疏水性能。防霧劑有甘油脂肪酸酯(即甘油單油酸酯)、山梨糖醇酐單硬脂酸酯和聚環(huán)氧乙烷(20)等。2.4 典型品種的合成工藝2.4.1 甘油單油酸酯甘油單油酸酯采用分子蒸餾獲得

7、含量90%以上的甘油單酯是國外工業(yè)化的方法，通過物理處理所得甘油單酯純度較高。先將油：甘油=1:2(mol)配比以氫氧化鈉為催化劑，反應(yīng)溫度為180250。反應(yīng)24小時，即可獲得40%含量的甘油單醇。在此基礎(chǔ)上用舟子蒸餾的方法來獲得高純度(90% )的甘油單酯。一般需要3噸40%含量甘油單酯原料才能獲得1噸高純度的甘油單醇成品。分子蒸餾對設(shè)備要求較高溫度為2oo真空度為115Pa。 此方法是制得各種規(guī)格高純甘油單酯的優(yōu)良方法4。2.4.2 山梨醇酐脂肪酸酯首先在堿性催化劑存在下，D一山梨醇與脂肪酸先酯化， 當(dāng)酸值小于10時，再加入酸性催化劑使之成酐。 具體步驟：首先是山梨醇與脂肪酸酯化生成山梨醇脂肪酸單酯或雙酯，由于山梨醇為直鏈己六醇六個羥基中，兩端為伯醇，它比仲醇要易于酯化，所以酯化都發(fā)生在兩端。如下：然后， 山梨醇單酯與雙酯在酸性催化劑下進行脫水成酐(醚化) 5；參考文獻1聶凌鴻.聚甘油脂肪酸酯合成與應(yīng)用.糧食與油脂,2003年(1):45-47.2谷玉杰,呂劍.高純度單硬脂酸甘油酯的合成.應(yīng)用化工,2004(4):27-28.3萬紅梅，陳萍華，蔣華麟，舒紅英，吳娜，王睿，王亞琴.塑料防霧劑的研究進展.江西