為賦予聚乙烯-聚丙烯非織造布優(yōu)異的親水性能，通過(guò)液體穿透時(shí)間、視頻接觸角和表面張力等性質(zhì)的測(cè)定，研究陰陽(yáng)離子表面活性劑結(jié)構(gòu)和配伍對(duì)其溶液和界面性質(zhì)的影響，探討陰陽(yáng)離子表面活性劑整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布的首次透水時(shí)間(T?)和第三次透水時(shí)間(T?值)與結(jié)構(gòu)和配伍間的關(guān)系等。結(jié)果表明：當(dāng)非織造布中整理劑含量相同(或相近)時(shí)，陰陽(yáng)離子表面活性劑復(fù)配液整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布多次親水效果明顯好于單一的陰、陽(yáng)離子表面活性劑整理。摩爾比選擇得當(dāng)和陰陽(yáng)離子表面活性劑復(fù)合物的疏水鏈總碳數(shù)≤34時(shí)，總碳數(shù)越多，T?值越小。

　　關(guān)鍵詞 聚乙烯-聚丙烯非織造布;表面張力;動(dòng)態(tài)接觸角;多次親水;陰陽(yáng)離子表面活性劑

　　紡絲油劑是非織造布生產(chǎn)過(guò)程中不可或缺的助劑，主要用于前紡和后紡上油，以克服飛絲、纏輥等問(wèn)題和賦予非織造布抗靜電、抗菌、多次親水等性能。近年來(lái)，為打破國(guó)外企業(yè)對(duì)聚乙烯-聚丙烯非織造布紡絲油劑的壟斷，本研究小組協(xié)同相關(guān)企業(yè)在分析國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了紡絲油劑研制的基礎(chǔ)研究工作，并借助親水整理手段，在聚乙烯-聚丙烯非織造布“多次透水時(shí)間”這一關(guān)鍵指標(biāo)的提升上取得新進(jìn)展。例如，韓磊[1]采用聚醚硅油、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯等表面活性劑，對(duì)聚乙烯-聚丙烯非織造布進(jìn)行親水整理，第3次透水時(shí)間(簡(jiǎn)稱T?值)接近5 s。蔡凌云[2]研究了系列異構(gòu)醇聚氧乙烯醚表面活性劑的表面活性和膠束聚集性能，以及其在聚乙烯表面的界面性能，提出了異構(gòu)醇聚氧乙烯醚和異構(gòu)脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽表面活性劑為主要成分的油劑配方，整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布的T3值小于4 s。彭麗[3]提出了非離子、陰離子和陽(yáng)離子表面活性劑配方，整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布的T?值小于3 s。這一指標(biāo)已十分逼近國(guó)外品牌產(chǎn)品的T?值(2～2.5 s)[4]。

　　為進(jìn)一步提升T?值，本研究從表面張力、動(dòng)態(tài)接觸角、多次透水時(shí)間等視角，進(jìn)一步探討陰、陽(yáng)離子表面活性劑結(jié)構(gòu)和配伍等對(duì)整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布親水性能的影響，為研發(fā)性能更優(yōu)的聚乙烯-聚丙烯非織造布紡絲油劑奠定基礎(chǔ)。

　　實(shí) 驗(yàn)

　　1.1 實(shí)驗(yàn)材料

　　八烷基磺酸鈉(8HS)(98%，麥克林)，十烷基磺酸鈉(10HS)(98%，阿拉丁)，十二烷基磺酸鈉(12HS)(98.5%，優(yōu)索)，十二烷基硫酸鈉(12S)(94%，Usolf)，十四烷基磺酸鈉(14HS)(98%，鄭州冠達(dá)化工)，十六烷基磺酸鈉(16HS)(工業(yè)級(jí)，鄭州冠達(dá)化工)，十八烷基磺酸鈉(18HS)(工業(yè)級(jí)，鄭州冠達(dá)化工)，月桂酸鈉(12C)(98%，阿拉丁)，單十二烷基磷酸酯鉀鹽(12PK)(99%，遠(yuǎn)成集團(tuán))，十二烷基苯磺酸鈉(12BHS)(工業(yè)級(jí)，綠森化工)，硬脂酸鈉(18C)(98%，安耐吉)，十烷基三甲基溴化銨(10N)(99%，阿拉丁)，十二烷基三甲基溴化銨(12N)(99%，科密歐)，十四烷基三甲基溴化銨(14N)(99%，阿拉丁)，十六烷基三甲基溴化銨(16N)(99%，阿拉丁)，十八烷基三甲基溴化銨(18N)(98%，阿拉丁)，雙十烷基二甲基溴化銨(D10N)(98%，安耐吉)，雙十二烷基二甲基溴化銨(D12N)(98%，安耐吉)。聚乙烯-聚丙烯非織造布(平方米質(zhì)量20 g/m2，恒安集團(tuán))，聚乙烯薄膜(飛立達(dá)包裝材料廠)。全文均以物質(zhì)右側(cè)括號(hào)內(nèi)代號(hào)表示。

　　1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

　　PB-O型電動(dòng)軋車(chē)(XIAMEN RAPID CO.LTD);DHG-9076A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司);LISTER AC電子水分滲透儀(奧地利蘭精檢測(cè)儀器公司);FM40MK2 Easy Drop視頻接觸角測(cè)定儀(KRUSS GMBH Germany);CP114型電子天平(奧豪斯儀器(上海)有限公司)。

　　1.3 親水整理

　　親水整理液的配制，整理液濃度控制在0.3%～0.4%進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整;聚乙烯-聚丙烯非織造布浸漬于親水整理液中，浸漬時(shí)間1 min;軋車(chē)軋去部分整理液，軋液壓力0.30 MPa;軋液后聚乙烯-聚丙烯非織造布的烘干，溫度80 ℃，60 min烘干至恒重。

　　1.4 測(cè)試方法

　　1.4.1 表面張力測(cè)定

　　采用KRUSS視頻接觸角測(cè)定儀測(cè)定各表面活性劑水溶液的表面張力γ。測(cè)試方法為懸滴法，測(cè)試溫度25 ℃。

　　1.4.2 動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)定

　　采用KRUSS視頻接觸角測(cè)定儀測(cè)定溶液在聚乙烯膜上動(dòng)態(tài)接觸角。測(cè)試液摩爾濃度0.02 mol/L，測(cè)試溫度25 ℃。

　　1.4.3 非織造布整理劑含量測(cè)定

　　附著在非織造布上整理劑質(zhì)量占未經(jīng)處理的非織造布質(zhì)量的百分含量ω由式(1)計(jì)算[5]：

　　(1)

　　式中：m為親水整理前非織造布的重量，g;m?為親水整理及烘干后非織造布的重量，g。

　　1.4.4 非織造布液體多次透水時(shí)間的測(cè)定

　　參照GB/T 24218.13—2010《紡織品非織造布試驗(yàn)方法第13部分：液體多次穿透時(shí)間的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)，采用Lister AC穿透儀測(cè)試非織造布液體多次透水時(shí)間。

　　結(jié)果與討論

　　2.1 表面張力

　　臨界表面張力(γcmc)和臨界膠束摩爾濃度(CMC)是評(píng)價(jià)表面活性劑表面活性的重要指標(biāo)，也是判斷其能否在聚乙烯界面(界面張力為31 mN/m)完全潤(rùn)濕鋪展的依據(jù)[6]。表1列出10種陰離子、7種陽(yáng)離子和14種陰離子與陽(yáng)離子摩爾比(簡(jiǎn)稱M陰∶M陽(yáng))為1∶2的陰陽(yáng)離子復(fù)合物的γcmc和CMC。

　　可見(jiàn)，單一離子表面活性劑的γcmc和CMC值因疏水鏈長(zhǎng)度和親水基類(lèi)型不同而表現(xiàn)出較大差異。概括起來(lái)，磺酸鹽陰離子表面活性劑(HS)的γcmc和CMC隨疏水鏈長(zhǎng)度增加而減小;疏水鏈碳數(shù)同為12時(shí)，4種陰離子型表面活性劑的γcmc值大小順序依次為C(羧酸鹽)CMC大小順序依次為HS、S[7]，即表面活性劑γcmc值取決于氣-液表面吸附層外層—CH3的密度，—CH3密度越大，越有利于表面張力的降低[8-9]。具體來(lái)說(shuō)，在一定的碳數(shù)范圍內(nèi)，疏水鏈越長(zhǎng)，氣液界面—CH3密度越大，γcmc越小，直至最低(飽和吸附)。例如，單鏈季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑隨疏水鏈長(zhǎng)度增加，CMC和γcmc依次減小，到16碳時(shí)達(dá)到飽和吸附(γcmc=37.5 mN/m)。又如，雙鏈陽(yáng)離子表面活性劑γcmc值較碳數(shù)相近的單鏈陽(yáng)離子表面活性劑明顯下降，達(dá)到24～25 mN/m，是表1中最小的。這是因?yàn)殡p鏈結(jié)構(gòu)中的疏水基-疏水基相互作用明顯強(qiáng)于單鏈，表層吸附更致密。

　　陰陽(yáng)離子表面活性劑復(fù)配體系中，表面活性劑結(jié)構(gòu)與CMC和γcmc值之間的關(guān)系因變量增加而變得復(fù)雜?？傮w上，M陰∶M陽(yáng)為1∶1陰陽(yáng)復(fù)合物溶液不穩(wěn)定，極易產(chǎn)生沉淀，導(dǎo)致CMC測(cè)定值失真。而M陰∶M陽(yáng)為1∶2陰陽(yáng)復(fù)合物溶液穩(wěn)定性較好，短時(shí)間不易產(chǎn)生沉淀，測(cè)得的CMC和γcmc數(shù)據(jù)呈現(xiàn)較為明顯的規(guī)律。

　　數(shù)據(jù)呈現(xiàn)以下規(guī)律：a)兩疏水鏈等長(zhǎng)復(fù)配時(shí)，疏水鏈越長(zhǎng)，γcmc越大，如10HS∶10N <12HS∶12N <14HS∶14N <16HS∶16N;b)兩疏水鏈總碳數(shù)一定時(shí)，疏水鏈長(zhǎng)度差越大，γcmc越大，如12HS∶12N <8HS∶16N和14HS∶14N <12HS∶16N。c)與單一表面活性劑相比，兩疏水鏈長(zhǎng)短交互且總碳數(shù)小于24時(shí)有利于顯著降低溶液的γcmc值，如10HS∶10N、 8HS∶10N、 10HS∶16N和8HS∶16N復(fù)合物;d)陽(yáng)離子表面活性劑一定時(shí)，弱酸鹽型陰離子表面活性劑(羧酸鹽C和磷酸鹽PK)的復(fù)合物的γcmc值小于強(qiáng)酸型陰離子表面活性劑(磺酸鹽HS和硫酸鹽S)的復(fù)合物，如：12C∶16N和12PK∶16N<12HS∶16N和12S∶16N。

　　2.2 在聚乙烯薄膜上的鋪展?jié)櫇?/p>

　　表面活性劑在聚乙烯薄膜上的鋪展?jié)櫇裥阅芸捎媒佑|角隨時(shí)間的變化曲線(簡(jiǎn)稱動(dòng)態(tài)接觸角)來(lái)表征。動(dòng)態(tài)接觸角越小，鋪展?jié)櫇裥阅茉胶?。圖1和圖2分別為不同陰、陽(yáng)離子表面活性劑在聚乙烯膜上的動(dòng)態(tài)接觸角。圖1和表1結(jié)果表明，陰離子表面活性劑的動(dòng)態(tài)接觸角與其γcmc之間有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即表面張力越小，動(dòng)態(tài)接觸角越小。這是因?yàn)?，陰離子表面活性劑在聚乙烯界面的鋪展?jié)櫇窳χ饕墒杷?聚乙烯界面疏水相互作用力和分子排列密度決定。表面活性劑疏水鏈越短，與聚乙烯界面的吸附力越弱，動(dòng)態(tài)接觸角越大。例如，摩爾濃度為0.02 mol/L時(shí)(>CMC)，8HS、12PK、10HS和12C 4種表面活性劑的動(dòng)態(tài)接觸角都很大，故鋪展?jié)櫇窳苋?。由圖2可見(jiàn)，雙鏈季銨鹽是單一表面活性劑中唯一一類(lèi)表面張力遠(yuǎn)低于聚乙烯臨界表面張力的表面活性劑，其鋪展?jié)櫇窳?yōu)于單鏈季銨鹽。概括起來(lái)，單一陰、陽(yáng)離子型表面活性劑在聚乙烯界面的鋪展?jié)櫇窳εcγcmc值有一定關(guān)聯(lián)，γcmc值顯著低于聚乙烯的界面張力是表面活性劑具有優(yōu)異鋪展?jié)櫇窳Φ那疤帷?/p>

　　已有研究結(jié)果表明，陰陽(yáng)離子表面活性劑復(fù)配對(duì)提高表面活性劑在聚乙烯上的鋪展?jié)櫇裥阅苡兄匾饔谩Ｅc單一表面活性劑溶液不同，陰-陽(yáng)復(fù)配體系在聚乙烯界面上的潤(rùn)濕鋪展不僅與γcmc值有關(guān)，還與表面活性劑溶液的濃度、溶液中的聚集體形態(tài)[10-11]和Marangoni效應(yīng)[12]等有關(guān)[13]。首先，復(fù)配過(guò)程溶液濃度過(guò)大容易產(chǎn)生沉淀，從而影響動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量數(shù)據(jù)的真實(shí)性。Kovalchuk等[11]指出，相分離過(guò)程會(huì)顯著影響陰陽(yáng)離子表面活性劑二元復(fù)配體系的鋪展性能。長(zhǎng)疏水鏈陰陽(yáng)離子表面活性劑1∶1等摩爾比復(fù)配時(shí)，因在很低濃度時(shí)即發(fā)生聚集沉淀或結(jié)晶，其鋪展性能不佳[10]。而1-癸烷磺酸鈉和十二烷基三甲基溴化銨按1∶1等摩爾比復(fù)配時(shí)，因疏水鏈長(zhǎng)度適當(dāng)，溶液穩(wěn)定，其在聚乙烯薄膜上展示良好的鋪展?jié)櫇裥阅埽佌剐Чc超鋪展劑三硅氧烷聚氧乙烯醚(EO=7～9)相當(dāng)[11]。此外，通過(guò)兩步法將陽(yáng)離子和陰離子表面活性劑水溶液先后滴加在聚乙烯膜上后發(fā)現(xiàn)，由于Marangoni效應(yīng)的作用，液滴底部擴(kuò)散界面處與液滴頂部的表面張力差越大，其在聚乙烯薄膜上擴(kuò)散增強(qiáng)，鋪展越好[12]。

　　圖3和圖4為不同配比、不同結(jié)構(gòu)陰陽(yáng)離子復(fù)合物的動(dòng)態(tài)接觸角。圖3、圖4表明，影響陰-陽(yáng)復(fù)配液在聚乙烯界面上的潤(rùn)濕鋪展力的因素還有兩者的摩爾比和疏水鏈長(zhǎng)短。圖3為不同摩爾比的12HS-16N復(fù)合物在聚乙烯膜上的動(dòng)態(tài)接觸角曲線。當(dāng)M陰∶M陽(yáng)為9∶1和7∶3時(shí)，動(dòng)態(tài)接觸角曲線平緩，20 s時(shí)為60°左右，明顯不如M陰∶M陽(yáng)為1∶9和3∶7時(shí)的鋪展效果，而兩者的γcmc值卻很接近。原因很可能與體系的流動(dòng)性有關(guān)，因?yàn)橛^察發(fā)現(xiàn)，M陰∶M陽(yáng)為9∶1和7∶3溶液的黏度大于1∶9和3∶7。

　　圖3 相同陰-陽(yáng)離子復(fù)合物不同摩爾比在聚乙烯薄膜上接觸角與時(shí)間的關(guān)系

　　圖4為磺酸鈉鹽陰離子與季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑按摩爾比為1∶2復(fù)配時(shí)溶液的動(dòng)態(tài)接觸角。圖4體現(xiàn)了疏水鏈長(zhǎng)短的影響?？傮w上，陰-陽(yáng)離子表面活性劑兩者的疏水鏈越長(zhǎng)，復(fù)配液的鋪展效果越差，如16HS∶16N、12BHS∶16N、12HS∶18N、12HS∶16N和12HS∶14N體系。這是因?yàn)?，疏水鏈過(guò)長(zhǎng)，疏水基-疏水基強(qiáng)烈的相互作用會(huì)使復(fù)合物的水溶性變差，表面活性不升反降低，鋪展效果劣化。相反，當(dāng)疏水鏈較短時(shí)，復(fù)合物中的疏水基-疏水基相互作用恰到好處，表面活性較高，鋪展效果更好。10HS∶10N和8HS∶10N復(fù)合物的鋪展效果很好，既與它們很低的γcmc值相一致，也與復(fù)合物良好的溶解或分散性相關(guān)。

　　圖4 相同摩爾比不同陰-陽(yáng)離子復(fù)合物在聚乙烯薄膜上接觸角與時(shí)間的關(guān)系

　　2.3 陰-陽(yáng)離子表面活性劑復(fù)配對(duì)聚乙烯-聚丙烯非織造布多次透水時(shí)間的影響

　　表面活性劑整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布的多次親水性由多次透水時(shí)間Tn值來(lái)評(píng)價(jià)。一般來(lái)說(shuō)Tn值越小，吸附在聚乙烯-聚丙烯非織造布上的表面活性劑越牢固，越不易被水或尿液沖洗掉，聚乙烯-聚丙烯非織造布的多次親水性能越好。工業(yè)應(yīng)用主要以T?<3 s為準(zhǔn)。而實(shí)驗(yàn)室研究將T?和T?值也納入考量范圍，以觀測(cè)Tn值的變化趨勢(shì)和控制因素。表3為單一陰、陽(yáng)離子表面活性劑親水整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布的多次透水時(shí)間。觀察表3中T1值發(fā)現(xiàn)，隨著陰離子表面活性劑的疏水鏈長(zhǎng)由8碳增大到18碳時(shí)，其T?值由大變小再變大。這與γcmc值和鋪展?jié)櫇窳﹄S疏水鏈長(zhǎng)的變化規(guī)律幾乎一致。陽(yáng)離子表面活性劑T1值隨疏水鏈長(zhǎng)的變化規(guī)律同樣如此。例如，鋪展?jié)櫇窳?yōu)異的雙疏水鏈表面活性劑(D10N、D12N)，其T?值在0.8 s左右。因此，對(duì)同一類(lèi)物質(zhì)來(lái)說(shuō)，單一陰、陽(yáng)表面活性劑的γcmc值越小，潤(rùn)濕鋪展力越強(qiáng)，T?值較小。

　　表3 單一陰、陽(yáng)離子表面活性劑整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布的多次透水時(shí)間

　　觀察T?值隨疏水鏈長(zhǎng)的變化發(fā)現(xiàn)，疏水鏈越長(zhǎng)，T?值越小。短疏水鏈表面活性劑8HS、10HS、12HS、12S、12C、12PK的T?值均大于5 s，而長(zhǎng)疏水鏈表面活性劑18C和18N的T?值分別為小于3 s和2 s。很明顯，長(zhǎng)疏水鏈表面活性劑多次親水性明顯優(yōu)于短疏水鏈表面活性劑。18HS的T?值大于18C和18N，說(shuō)明碳數(shù)相同時(shí)，強(qiáng)酸鹽型陰離子表面活性劑因具有更好的水溶性，其耐水沖洗性劣于弱酸型陰離子表面活性劑。雙疏水鏈表面活性劑D10N和D12N的T?值分別為3 s和1.5 s左右，說(shuō)明增加疏水鏈的碳數(shù)可以有效降低T?值?？傊瑔我槐砻婊钚詣┑乃苄院褪杷滈L(zhǎng)度是決定聚乙烯-聚丙烯非織造布多次親水性的兩個(gè)重要因素。疏水鏈越長(zhǎng)、水溶性越差，表面活性劑與聚乙烯-聚丙烯非織造布表面的色散力越強(qiáng)，多次遇水或尿液時(shí)越難從聚乙烯-聚丙烯非織造布表面洗脫，整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布多次透水性越好。

　　表4為1∶1摩爾比陰-陽(yáng)離子表面活性劑復(fù)配液整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布的多次透水時(shí)間。由表4中T?值可見(jiàn)，8HS∶16N、10HS∶10N和8HS∶10N等的T?值均小于1 s。結(jié)合圖2的結(jié)果，說(shuō)明“單一表面活性劑溶液在聚乙烯上鋪展性能越好，越有利于降低T?值”這一結(jié)論同樣適用于陰陽(yáng)復(fù)合物。這暗示陰-陽(yáng)離子雙疏水鏈結(jié)構(gòu)有利于表面活性劑復(fù)合物在聚乙烯表面的潤(rùn)濕鋪展。

　　由表4可見(jiàn)，12S∶16N，12HS∶16N，14HS∶14N，16HS∶16N和12BHS∶16N的T3值均小于3 s，其中，14HS∶14N，16HS∶16N和12BHS∶16N的T3值更是小于2 s，較單一陰、陽(yáng)離子表面活性劑的多次透水性能明顯提高。從趨勢(shì)上看，復(fù)合物疏水鏈的總碳數(shù)達(dá)到32左右時(shí)，T?值達(dá)到峰值。在某個(gè)有效范圍內(nèi)，親水油劑的HLB值與其持續(xù)滲透能力成反比，即HLB值大，油劑易被洗脫，持續(xù)滲透能力下降;反之則持續(xù)滲透能力增強(qiáng)[14]。從吸附原理分析，隨著疏水鏈總碳數(shù)的不斷增加，復(fù)合物與聚乙烯表面的色散力增加，T?值應(yīng)該不斷減小，最后趨于平衡。但事實(shí)是，18HS∶18N的T?值不理想。這主要是18HS與18N復(fù)配時(shí)極易產(chǎn)生沉淀，即使M陰∶M陽(yáng)為1∶2條件下仍無(wú)法避免團(tuán)聚。因此，在目前的實(shí)驗(yàn)條件下，32個(gè)疏水鏈總碳數(shù)可能是復(fù)合物的吸附力、水溶性等綜合因素后的最佳值。

　　表4 陰-陽(yáng)離子表面活性劑1∶1摩爾比復(fù)配液整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布的多次透水時(shí)間

　　表5為不同摩爾比12HS與16N復(fù)配整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布的多次透水時(shí)間。表5中可見(jiàn)，12HS∶16N摩爾比從8∶2到3∶7范圍內(nèi)的T?～T?值均小于3 s，說(shuō)明在此配比范圍內(nèi)，該復(fù)配液均有很好的多次親水效果。陰陽(yáng)復(fù)配比例對(duì)多次親水性能的影響主要由兩方面因素決定。一是1∶1復(fù)合物自身的多次親水性能(見(jiàn)表4)。二是陰陽(yáng)復(fù)配液的水溶性或分散穩(wěn)定性。顯然，非等摩爾比陰陽(yáng)復(fù)配可以有效防止復(fù)合物團(tuán)聚，從而避免因復(fù)配液制備不當(dāng)造成的多次親水性劣化的情況發(fā)生。而M陰∶M陽(yáng)為3∶7或7∶3的摩爾比可以最大限度地保證1∶1復(fù)合物在復(fù)配液中的有效濃度，從而展示最佳的多次親水效果。

　　表5 不同摩爾比12HS與16N復(fù)配整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布的多次透水時(shí)間

　　結(jié) 論

　　聚乙烯-聚丙烯非織造布的第3次透水時(shí)間(T?值)是衡量紡絲油劑多次親水性能的關(guān)鍵指標(biāo)，對(duì)高端衛(wèi)生用品覆面層材料的質(zhì)量控制十分重要。本文以提升T?值指標(biāo)為目標(biāo)，研究了一系列單一陰、陽(yáng)離子表面活性劑及其復(fù)配物的溶液性質(zhì)(CMC或γcmc值)和(在聚乙烯表面)的界面性質(zhì)，并通過(guò)整理劑整理的手段，揭示了陰、陽(yáng)離子表面活性劑結(jié)構(gòu)、性能和復(fù)配等與Tn值的關(guān)系，得出以下結(jié)論：

　　a)單一離子表面活性劑的γcmc和CMC值與疏水鏈長(zhǎng)度和親水基類(lèi)型有關(guān)?；撬猁}陰離子表面活性劑的γcmc和CMC隨疏水鏈長(zhǎng)度增加而減小;疏水鏈碳數(shù)同為12時(shí)，4種陰離子型表面活性劑的γcmc值大小順序依次為：羧酸鹽<磺酸鹽<硫酸鹽<磷酸鹽;CMC大小順序依次為：磺酸鹽、硫酸鹽<磷酸鹽<羧酸鹽。

　　b)雙疏水鏈表面活性劑的γcmc顯著低于單疏水鏈表面活性劑，其潤(rùn)濕鋪展效果也明顯優(yōu)于單疏水鏈表面活性劑。

　　c)復(fù)配是提升表面和界面性質(zhì)的重要途經(jīng)。當(dāng)陰、陽(yáng)離子表面活性劑親水基一定和兩者疏水鏈總碳數(shù)在16～34范圍時(shí)，疏水鏈越短，γcmc越小，在聚乙烯膜上的潤(rùn)濕鋪展效果越好，反之亦然。

　　d)聚乙烯-聚丙烯非織造布的首次透水時(shí)間(T?值)與表面活性劑的溶液性質(zhì)呈正相關(guān)性。無(wú)論是單一陰、陽(yáng)離子表面活性劑，還是其復(fù)合物，γcmc越小，T?值越小。

　　e)陰陽(yáng)離子表面活性劑復(fù)配液整理后的聚乙烯-聚丙烯非織造布具有比單一的陰、陽(yáng)離子表面活性劑溶液整理時(shí)更好的多次親水效果。摩爾比選擇得當(dāng)和總碳數(shù)不超過(guò)34時(shí)，復(fù)合物的疏水鏈總碳數(shù)越多，T?值越小。

　　為賦予聚乙烯-聚丙烯非織造布優(yōu)異的親水性能，通過(guò)液體穿透時(shí)間、視頻接觸角和表面張力等性質(zhì)的測(cè)定，研究陰陽(yáng)離子表面活性劑結(jié)構(gòu)和配伍對(duì)其溶液和界面性質(zhì)的影響，探討陰陽(yáng)離子表面活性劑整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布的首次透水時(shí)間(T?)和第三次透水時(shí)間(T?值)與結(jié)構(gòu)和配伍間的關(guān)系等。結(jié)果表明：當(dāng)非織造布中整理劑含量相同(或相近)時(shí)，陰陽(yáng)離子表面活性劑復(fù)配液整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布多次親水效果明顯好于單一的陰、陽(yáng)離子表面活性劑整理。摩爾比選擇得當(dāng)和陰陽(yáng)離子表面活性劑復(fù)合物的疏水鏈總碳數(shù)≤34時(shí)，總碳數(shù)越多，T?值越小。

　　關(guān)鍵詞 聚乙烯-聚丙烯非織造布;表面張力;動(dòng)態(tài)接觸角;多次親水;陰陽(yáng)離子表面活性劑

　　紡絲油劑是非織造布生產(chǎn)過(guò)程中不可或缺的助劑，主要用于前紡和后紡上油，以克服飛絲、纏輥等問(wèn)題和賦予非織造布抗靜電、抗菌、多次親水等性能。近年來(lái)，為打破國(guó)外企業(yè)對(duì)聚乙烯-聚丙烯非織造布紡絲油劑的壟斷，本研究小組協(xié)同相關(guān)企業(yè)在分析國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了紡絲油劑研制的基礎(chǔ)研究工作，并借助親水整理手段，在聚乙烯-聚丙烯非織造布“多次透水時(shí)間”這一關(guān)鍵指標(biāo)的提升上取得新進(jìn)展。例如，韓磊[1]采用聚醚硅油、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯等表面活性劑，對(duì)聚乙烯-聚丙烯非織造布進(jìn)行親水整理，第3次透水時(shí)間(簡(jiǎn)稱T?值)接近5 s。蔡凌云[2]研究了系列異構(gòu)醇聚氧乙烯醚表面活性劑的表面活性和膠束聚集性能，以及其在聚乙烯表面的界面性能，提出了異構(gòu)醇聚氧乙烯醚和異構(gòu)脂肪醇醚磷酸酯鉀鹽表面活性劑為主要成分的油劑配方，整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布的T3值小于4 s。彭麗[3]提出了非離子、陰離子和陽(yáng)離子表面活性劑配方，整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布的T?值小于3 s。這一指標(biāo)已十分逼近國(guó)外品牌產(chǎn)品的T?值(2～2.5 s)[4]。

　　為進(jìn)一步提升T?值，本研究從表面張力、動(dòng)態(tài)接觸角、多次透水時(shí)間等視角，進(jìn)一步探討陰、陽(yáng)離子表面活性劑結(jié)構(gòu)和配伍等對(duì)整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布親水性能的影響，為研發(fā)性能更優(yōu)的聚乙烯-聚丙烯非織造布紡絲油劑奠定基礎(chǔ)。

　　實(shí) 驗(yàn)

　　1.1 實(shí)驗(yàn)材料

　　八烷基磺酸鈉(8HS)(98%，麥克林)，十烷基磺酸鈉(10HS)(98%，阿拉丁)，十二烷基磺酸鈉(12HS)(98.5%，優(yōu)索)，十二烷基硫酸鈉(12S)(94%，Usolf)，十四烷基磺酸鈉(14HS)(98%，鄭州冠達(dá)化工)，十六烷基磺酸鈉(16HS)(工業(yè)級(jí)，鄭州冠達(dá)化工)，十八烷基磺酸鈉(18HS)(工業(yè)級(jí)，鄭州冠達(dá)化工)，月桂酸鈉(12C)(98%，阿拉丁)，單十二烷基磷酸酯鉀鹽(12PK)(99%，遠(yuǎn)成集團(tuán))，十二烷基苯磺酸鈉(12BHS)(工業(yè)級(jí)，綠森化工)，硬脂酸鈉(18C)(98%，安耐吉)，十烷基三甲基溴化銨(10N)(99%，阿拉丁)，十二烷基三甲基溴化銨(12N)(99%，科密歐)，十四烷基三甲基溴化銨(14N)(99%，阿拉丁)，十六烷基三甲基溴化銨(16N)(99%，阿拉丁)，十八烷基三甲基溴化銨(18N)(98%，阿拉丁)，雙十烷基二甲基溴化銨(D10N)(98%，安耐吉)，雙十二烷基二甲基溴化銨(D12N)(98%，安耐吉)。聚乙烯-聚丙烯非織造布(平方米質(zhì)量20 g/m2，恒安集團(tuán))，聚乙烯薄膜(飛立達(dá)包裝材料廠)。全文均以物質(zhì)右側(cè)括號(hào)內(nèi)代號(hào)表示。

　　1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

　　PB-O型電動(dòng)軋車(chē)(XIAMEN RAPID CO.LTD);DHG-9076A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司);LISTER AC電子水分滲透儀(奧地利蘭精檢測(cè)儀器公司);FM40MK2 Easy Drop視頻接觸角測(cè)定儀(KRUSS GMBH Germany);CP114型電子天平(奧豪斯儀器(上海)有限公司)。

　　1.3 親水整理

　　親水整理液的配制，整理液濃度控制在0.3%～0.4%進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整;聚乙烯-聚丙烯非織造布浸漬于親水整理液中，浸漬時(shí)間1 min;軋車(chē)軋去部分整理液，軋液壓力0.30 MPa;軋液后聚乙烯-聚丙烯非織造布的烘干，溫度80 ℃，60 min烘干至恒重。

　　1.4 測(cè)試方法

　　1.4.1 表面張力測(cè)定

　　采用KRUSS視頻接觸角測(cè)定儀測(cè)定各表面活性劑水溶液的表面張力γ。測(cè)試方法為懸滴法，測(cè)試溫度25 ℃。

　　1.4.2 動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)定

　　采用KRUSS視頻接觸角測(cè)定儀測(cè)定溶液在聚乙烯膜上動(dòng)態(tài)接觸角。測(cè)試液摩爾濃度0.02 mol/L，測(cè)試溫度25 ℃。

　　1.4.3 非織造布整理劑含量測(cè)定

　　附著在非織造布上整理劑質(zhì)量占未經(jīng)處理的非織造布質(zhì)量的百分含量ω由式(1)計(jì)算[5]：

　　(1)

　　式中：m為親水整理前非織造布的重量，g;m?為親水整理及烘干后非織造布的重量，g。

　　1.4.4 非織造布液體多次透水時(shí)間的測(cè)定

　　參照GB/T 24218.13—2010《紡織品非織造布試驗(yàn)方法第13部分：液體多次穿透時(shí)間的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)，采用Lister AC穿透儀測(cè)試非織造布液體多次透水時(shí)間。

　　結(jié)果與討論

　　2.1 表面張力

　　臨界表面張力(γcmc)和臨界膠束摩爾濃度(CMC)是評(píng)價(jià)表面活性劑表面活性的重要指標(biāo)，也是判斷其能否在聚乙烯界面(界面張力為31 mN/m)完全潤(rùn)濕鋪展的依據(jù)[6]。表1列出10種陰離子、7種陽(yáng)離子和14種陰離子與陽(yáng)離子摩爾比(簡(jiǎn)稱M陰∶M陽(yáng))為1∶2的陰陽(yáng)離子復(fù)合物的γcmc和CMC。

　　可見(jiàn)，單一離子表面活性劑的γcmc和CMC值因疏水鏈長(zhǎng)度和親水基類(lèi)型不同而表現(xiàn)出較大差異。概括起來(lái)，磺酸鹽陰離子表面活性劑(HS)的γcmc和CMC隨疏水鏈長(zhǎng)度增加而減小;疏水鏈碳數(shù)同為12時(shí)，4種陰離子型表面活性劑的γcmc值大小順序依次為C(羧酸鹽)CMC大小順序依次為HS、S[7]，即表面活性劑γcmc值取決于氣-液表面吸附層外層—CH3的密度，—CH3密度越大，越有利于表面張力的降低[8-9]。具體來(lái)說(shuō)，在一定的碳數(shù)范圍內(nèi)，疏水鏈越長(zhǎng)，氣液界面—CH3密度越大，γcmc越小，直至最低(飽和吸附)。例如，單鏈季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑隨疏水鏈長(zhǎng)度增加，CMC和γcmc依次減小，到16碳時(shí)達(dá)到飽和吸附(γcmc=37.5 mN/m)。又如，雙鏈陽(yáng)離子表面活性劑γcmc值較碳數(shù)相近的單鏈陽(yáng)離子表面活性劑明顯下降，達(dá)到24～25 mN/m，是表1中最小的。這是因?yàn)殡p鏈結(jié)構(gòu)中的疏水基-疏水基相互作用明顯強(qiáng)于單鏈，表層吸附更致密。

　　陰陽(yáng)離子表面活性劑復(fù)配體系中，表面活性劑結(jié)構(gòu)與CMC和γcmc值之間的關(guān)系因變量增加而變得復(fù)雜?？傮w上，M陰∶M陽(yáng)為1∶1陰陽(yáng)復(fù)合物溶液不穩(wěn)定，極易產(chǎn)生沉淀，導(dǎo)致CMC測(cè)定值失真。而M陰∶M陽(yáng)為1∶2陰陽(yáng)復(fù)合物溶液穩(wěn)定性較好，短時(shí)間不易產(chǎn)生沉淀，測(cè)得的CMC和γcmc數(shù)據(jù)呈現(xiàn)較為明顯的規(guī)律。

　　數(shù)據(jù)呈現(xiàn)以下規(guī)律：a)兩疏水鏈等長(zhǎng)復(fù)配時(shí)，疏水鏈越長(zhǎng)，γcmc越大，如10HS∶10N <12HS∶12N <14HS∶14N <16HS∶16N;b)兩疏水鏈總碳數(shù)一定時(shí)，疏水鏈長(zhǎng)度差越大，γcmc越大，如12HS∶12N <8HS∶16N和14HS∶14N <12HS∶16N。c)與單一表面活性劑相比，兩疏水鏈長(zhǎng)短交互且總碳數(shù)小于24時(shí)有利于顯著降低溶液的γcmc值，如10HS∶10N、 8HS∶10N、 10HS∶16N和8HS∶16N復(fù)合物;d)陽(yáng)離子表面活性劑一定時(shí)，弱酸鹽型陰離子表面活性劑(羧酸鹽C和磷酸鹽PK)的復(fù)合物的γcmc值小于強(qiáng)酸型陰離子表面活性劑(磺酸鹽HS和硫酸鹽S)的復(fù)合物，如：12C∶16N和12PK∶16N<12HS∶16N和12S∶16N。

　　2.2 在聚乙烯薄膜上的鋪展?jié)櫇?/p>

　　表面活性劑在聚乙烯薄膜上的鋪展?jié)櫇裥阅芸捎媒佑|角隨時(shí)間的變化曲線(簡(jiǎn)稱動(dòng)態(tài)接觸角)來(lái)表征。動(dòng)態(tài)接觸角越小，鋪展?jié)櫇裥阅茉胶谩D1和圖2分別為不同陰、陽(yáng)離子表面活性劑在聚乙烯膜上的動(dòng)態(tài)接觸角。圖1和表1結(jié)果表明，陰離子表面活性劑的動(dòng)態(tài)接觸角與其γcmc之間有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即表面張力越小，動(dòng)態(tài)接觸角越小。這是因?yàn)?，陰離子表面活性劑在聚乙烯界面的鋪展?jié)櫇窳χ饕墒杷?聚乙烯界面疏水相互作用力和分子排列密度決定。表面活性劑疏水鏈越短，與聚乙烯界面的吸附力越弱，動(dòng)態(tài)接觸角越大。例如，摩爾濃度為0.02 mol/L時(shí)(>CMC)，8HS、12PK、10HS和12C 4種表面活性劑的動(dòng)態(tài)接觸角都很大，故鋪展?jié)櫇窳苋酢Ｓ蓤D2可見(jiàn)，雙鏈季銨鹽是單一表面活性劑中唯一一類(lèi)表面張力遠(yuǎn)低于聚乙烯臨界表面張力的表面活性劑，其鋪展?jié)櫇窳?yōu)于單鏈季銨鹽。概括起來(lái)，單一陰、陽(yáng)離子型表面活性劑在聚乙烯界面的鋪展?jié)櫇窳εcγcmc值有一定關(guān)聯(lián)，γcmc值顯著低于聚乙烯的界面張力是表面活性劑具有優(yōu)異鋪展?jié)櫇窳Φ那疤帷?/p>

　　已有研究結(jié)果表明，陰陽(yáng)離子表面活性劑復(fù)配對(duì)提高表面活性劑在聚乙烯上的鋪展?jié)櫇裥阅苡兄匾饔谩Ｅc單一表面活性劑溶液不同，陰-陽(yáng)復(fù)配體系在聚乙烯界面上的潤(rùn)濕鋪展不僅與γcmc值有關(guān)，還與表面活性劑溶液的濃度、溶液中的聚集體形態(tài)[10-11]和Marangoni效應(yīng)[12]等有關(guān)[13]。首先，復(fù)配過(guò)程溶液濃度過(guò)大容易產(chǎn)生沉淀，從而影響動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量數(shù)據(jù)的真實(shí)性。Kovalchuk等[11]指出，相分離過(guò)程會(huì)顯著影響陰陽(yáng)離子表面活性劑二元復(fù)配體系的鋪展性能。長(zhǎng)疏水鏈陰陽(yáng)離子表面活性劑1∶1等摩爾比復(fù)配時(shí)，因在很低濃度時(shí)即發(fā)生聚集沉淀或結(jié)晶，其鋪展性能不佳[10]。而1-癸烷磺酸鈉和十二烷基三甲基溴化銨按1∶1等摩爾比復(fù)配時(shí)，因疏水鏈長(zhǎng)度適當(dāng)，溶液穩(wěn)定，其在聚乙烯薄膜上展示良好的鋪展?jié)櫇裥阅?，鋪展效果與超鋪展劑三硅氧烷聚氧乙烯醚(EO=7～9)相當(dāng)[11]。此外，通過(guò)兩步法將陽(yáng)離子和陰離子表面活性劑水溶液先后滴加在聚乙烯膜上后發(fā)現(xiàn)，由于Marangoni效應(yīng)的作用，液滴底部擴(kuò)散界面處與液滴頂部的表面張力差越大，其在聚乙烯薄膜上擴(kuò)散增強(qiáng)，鋪展越好[12]。

　　圖3和圖4為不同配比、不同結(jié)構(gòu)陰陽(yáng)離子復(fù)合物的動(dòng)態(tài)接觸角。圖3、圖4表明，影響陰-陽(yáng)復(fù)配液在聚乙烯界面上的潤(rùn)濕鋪展力的因素還有兩者的摩爾比和疏水鏈長(zhǎng)短。圖3為不同摩爾比的12HS-16N復(fù)合物在聚乙烯膜上的動(dòng)態(tài)接觸角曲線。當(dāng)M陰∶M陽(yáng)為9∶1和7∶3時(shí)，動(dòng)態(tài)接觸角曲線平緩，20 s時(shí)為60°左右，明顯不如M陰∶M陽(yáng)為1∶9和3∶7時(shí)的鋪展效果，而兩者的γcmc值卻很接近。原因很可能與體系的流動(dòng)性有關(guān)，因?yàn)橛^察發(fā)現(xiàn)，M陰∶M陽(yáng)為9∶1和7∶3溶液的黏度大于1∶9和3∶7。

　　圖3 相同陰-陽(yáng)離子復(fù)合物不同摩爾比在聚乙烯薄膜上接觸角與時(shí)間的關(guān)系

　　圖4為磺酸鈉鹽陰離子與季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑按摩爾比為1∶2復(fù)配時(shí)溶液的動(dòng)態(tài)接觸角。圖4體現(xiàn)了疏水鏈長(zhǎng)短的影響?？傮w上，陰-陽(yáng)離子表面活性劑兩者的疏水鏈越長(zhǎng)，復(fù)配液的鋪展效果越差，如16HS∶16N、12BHS∶16N、12HS∶18N、12HS∶16N和12HS∶14N體系。這是因?yàn)?，疏水鏈過(guò)長(zhǎng)，疏水基-疏水基強(qiáng)烈的相互作用會(huì)使復(fù)合物的水溶性變差，表面活性不升反降低，鋪展效果劣化。相反，當(dāng)疏水鏈較短時(shí)，復(fù)合物中的疏水基-疏水基相互作用恰到好處，表面活性較高，鋪展效果更好。10HS∶10N和8HS∶10N復(fù)合物的鋪展效果很好，既與它們很低的γcmc值相一致，也與復(fù)合物良好的溶解或分散性相關(guān)。

　　圖4 相同摩爾比不同陰-陽(yáng)離子復(fù)合物在聚乙烯薄膜上接觸角與時(shí)間的關(guān)系

　　2.3 陰-陽(yáng)離子表面活性劑復(fù)配對(duì)聚乙烯-聚丙烯非織造布多次透水時(shí)間的影響

　　表面活性劑整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布的多次親水性由多次透水時(shí)間Tn值來(lái)評(píng)價(jià)。一般來(lái)說(shuō)Tn值越小，吸附在聚乙烯-聚丙烯非織造布上的表面活性劑越牢固，越不易被水或尿液沖洗掉，聚乙烯-聚丙烯非織造布的多次親水性能越好。工業(yè)應(yīng)用主要以T?<3 s為準(zhǔn)。而實(shí)驗(yàn)室研究將T?和T?值也納入考量范圍，以觀測(cè)Tn值的變化趨勢(shì)和控制因素。表3為單一陰、陽(yáng)離子表面活性劑親水整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布的多次透水時(shí)間。觀察表3中T1值發(fā)現(xiàn)，隨著陰離子表面活性劑的疏水鏈長(zhǎng)由8碳增大到18碳時(shí)，其T?值由大變小再變大。這與γcmc值和鋪展?jié)櫇窳﹄S疏水鏈長(zhǎng)的變化規(guī)律幾乎一致。陽(yáng)離子表面活性劑T1值隨疏水鏈長(zhǎng)的變化規(guī)律同樣如此。例如，鋪展?jié)櫇窳?yōu)異的雙疏水鏈表面活性劑(D10N、D12N)，其T?值在0.8 s左右。因此，對(duì)同一類(lèi)物質(zhì)來(lái)說(shuō)，單一陰、陽(yáng)表面活性劑的γcmc值越小，潤(rùn)濕鋪展力越強(qiáng)，T?值較小。

　　表3 單一陰、陽(yáng)離子表面活性劑整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布的多次透水時(shí)間

　　觀察T?值隨疏水鏈長(zhǎng)的變化發(fā)現(xiàn)，疏水鏈越長(zhǎng)，T?值越小。短疏水鏈表面活性劑8HS、10HS、12HS、12S、12C、12PK的T?值均大于5 s，而長(zhǎng)疏水鏈表面活性劑18C和18N的T?值分別為小于3 s和2 s。很明顯，長(zhǎng)疏水鏈表面活性劑多次親水性明顯優(yōu)于短疏水鏈表面活性劑。18HS的T?值大于18C和18N，說(shuō)明碳數(shù)相同時(shí)，強(qiáng)酸鹽型陰離子表面活性劑因具有更好的水溶性，其耐水沖洗性劣于弱酸型陰離子表面活性劑。雙疏水鏈表面活性劑D10N和D12N的T?值分別為3 s和1.5 s左右，說(shuō)明增加疏水鏈的碳數(shù)可以有效降低T?值。總之，單一表面活性劑的水溶性和疏水鏈長(zhǎng)度是決定聚乙烯-聚丙烯非織造布多次親水性的兩個(gè)重要因素。疏水鏈越長(zhǎng)、水溶性越差，表面活性劑與聚乙烯-聚丙烯非織造布表面的色散力越強(qiáng)，多次遇水或尿液時(shí)越難從聚乙烯-聚丙烯非織造布表面洗脫，整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布多次透水性越好。

　　表4為1∶1摩爾比陰-陽(yáng)離子表面活性劑復(fù)配液整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布的多次透水時(shí)間。由表4中T?值可見(jiàn)，8HS∶16N、10HS∶10N和8HS∶10N等的T?值均小于1 s。結(jié)合圖2的結(jié)果，說(shuō)明“單一表面活性劑溶液在聚乙烯上鋪展性能越好，越有利于降低T?值”這一結(jié)論同樣適用于陰陽(yáng)復(fù)合物。這暗示陰-陽(yáng)離子雙疏水鏈結(jié)構(gòu)有利于表面活性劑復(fù)合物在聚乙烯表面的潤(rùn)濕鋪展。

　　由表4可見(jiàn)，12S∶16N，12HS∶16N，14HS∶14N，16HS∶16N和12BHS∶16N的T3值均小于3 s，其中，14HS∶14N，16HS∶16N和12BHS∶16N的T3值更是小于2 s，較單一陰、陽(yáng)離子表面活性劑的多次透水性能明顯提高。從趨勢(shì)上看，復(fù)合物疏水鏈的總碳數(shù)達(dá)到32左右時(shí)，T?值達(dá)到峰值。在某個(gè)有效范圍內(nèi)，親水油劑的HLB值與其持續(xù)滲透能力成反比，即HLB值大，油劑易被洗脫，持續(xù)滲透能力下降;反之則持續(xù)滲透能力增強(qiáng)[14]。從吸附原理分析，隨著疏水鏈總碳數(shù)的不斷增加，復(fù)合物與聚乙烯表面的色散力增加，T?值應(yīng)該不斷減小，最后趨于平衡。但事實(shí)是，18HS∶18N的T?值不理想。這主要是18HS與18N復(fù)配時(shí)極易產(chǎn)生沉淀，即使M陰∶M陽(yáng)為1∶2條件下仍無(wú)法避免團(tuán)聚。因此，在目前的實(shí)驗(yàn)條件下，32個(gè)疏水鏈總碳數(shù)可能是復(fù)合物的吸附力、水溶性等綜合因素后的最佳值。

　　表4 陰-陽(yáng)離子表面活性劑1∶1摩爾比復(fù)配液整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布的多次透水時(shí)間

　　表5為不同摩爾比12HS與16N復(fù)配整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布的多次透水時(shí)間。表5中可見(jiàn)，12HS∶16N摩爾比從8∶2到3∶7范圍內(nèi)的T?～T?值均小于3 s，說(shuō)明在此配比范圍內(nèi)，該復(fù)配液均有很好的多次親水效果。陰陽(yáng)復(fù)配比例對(duì)多次親水性能的影響主要由兩方面因素決定。一是1∶1復(fù)合物自身的多次親水性能(見(jiàn)表4)。二是陰陽(yáng)復(fù)配液的水溶性或分散穩(wěn)定性。顯然，非等摩爾比陰陽(yáng)復(fù)配可以有效防止復(fù)合物團(tuán)聚，從而避免因復(fù)配液制備不當(dāng)造成的多次親水性劣化的情況發(fā)生。而M陰∶M陽(yáng)為3∶7或7∶3的摩爾比可以最大限度地保證1∶1復(fù)合物在復(fù)配液中的有效濃度，從而展示最佳的多次親水效果。

　　表5 不同摩爾比12HS與16N復(fù)配整理后聚乙烯-聚丙烯非織造布的多次透水時(shí)間

　　結(jié) 論

　　聚乙烯-聚丙烯非織造布的第3次透水時(shí)間(T?值)是衡量紡絲油劑多次親水性能的關(guān)鍵指標(biāo)，對(duì)高端衛(wèi)生用品覆面層材料的質(zhì)量控制十分重要。本文以提升T?值指標(biāo)為目標(biāo)，研究了一系列單一陰、陽(yáng)離子表面活性劑及其復(fù)配物的溶液性質(zhì)(CMC或γcmc值)和(在聚乙烯表面)的界面性質(zhì)，并通過(guò)整理劑整理的手段，揭示了陰、陽(yáng)離子表面活性劑結(jié)構(gòu)、性能和復(fù)配等與Tn值的關(guān)系，得出以下結(jié)論：

　　a)單一離子表面活性劑的γcmc和CMC值與疏水鏈長(zhǎng)度和親水基類(lèi)型有關(guān)?；撬猁}陰離子表面活性劑的γcmc和CMC隨疏水鏈長(zhǎng)度增加而減小;疏水鏈碳數(shù)同為12時(shí)，4種陰離子型表面活性劑的γcmc值大小順序依次為：羧酸鹽<磺酸鹽<硫酸鹽<磷酸鹽;CMC大小順序依次為：磺酸鹽、硫酸鹽<磷酸鹽<羧酸鹽。

　　b)雙疏水鏈表面活性劑的γcmc顯著低于單疏水鏈表面活性劑，其潤(rùn)濕鋪展效果也明顯優(yōu)于單疏水鏈表面活性劑。

　　c)復(fù)配是提升表面和界面性質(zhì)的重要途經(jīng)。當(dāng)陰、陽(yáng)離子表面活性劑親水基一定和兩者疏水鏈總碳數(shù)在16～34范圍時(shí)，疏水鏈越短，γcmc越小，在聚乙烯膜上的潤(rùn)濕鋪展效果越好，反之亦然。

a 　　d)聚乙烯-聚丙烯非織造布的首次透水時(shí)間(T?值)與表面活性劑的溶液性質(zhì)呈正相關(guān)性。無(wú)論是單一陰、陽(yáng)離子表面活性劑，還是其復(fù)合物，γcmc越小，T?值越小。

　　e)陰陽(yáng)離子表面活性劑復(fù)配液整理后的聚乙烯-聚丙烯非織造布具有比單一的陰、陽(yáng)離子表面活性劑溶液整理時(shí)更好的多次親水效果。摩爾比選擇得當(dāng)和總碳數(shù)不超過(guò)34時(shí)，復(fù)合物的疏水鏈總碳數(shù)越多，T?值越小。