環(huán)境友好型聚烯烴非織造布多次親水整理劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及在一次性衛(wèi)生用品加工中使用的助劑，具體涉及一種環(huán)境友好型聚烯 烴非織造布多次親水整理劑。
【背景技術(shù)】
[0002] -次性醫(yī)療、保健、衛(wèi)生用品的發(fā)明及廣泛應(yīng)用給人類的生活質(zhì)量和社會(huì)發(fā)展帶 來(lái)了巨大的益處，也給人們帶來(lái)了全新的生活方式。吸收性一次性衛(wèi)生用品，包括女性衛(wèi)生 用品、嬰兒紙尿布、成人失禁用品、濕巾、寵物墊等衛(wèi)生用品，近年來(lái)我國(guó)的市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增 長(zhǎng)，由2010年的400億元到2013年的621億元，平均年增長(zhǎng)率大于13%。
[0003] 目前常用的聚烯烴非織造布包括聚丙烯和聚乙烯/聚丙烯復(fù)合纖維非織造布，由 于其優(yōu)良的性能和低廉的價(jià)格在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域、服裝用布、擦拭材料等方面得到廣泛應(yīng)用。 由于該類纖維為非極性結(jié)構(gòu)，結(jié)晶度高且分子中無(wú)親水基，同時(shí)纖維截面呈圓形，結(jié)構(gòu)致密 缺少微孔和縫隙，由此材料構(gòu)成的非織造布基本無(wú)吸濕、吸水功能，限制了在上述領(lǐng)域的應(yīng) 用，所以必須對(duì)其進(jìn)行親水改性。
[0004] 聚烯烴纖維的親水改性方法有兩種：物理及化學(xué)改性。化學(xué)改性主要是改變聚烯 烴的分子鏈結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改變其吸濕性，主要有共聚、接枝、交聯(lián)、等離子體表面處理等方法； 物理改性主要有共混改性和表面親水整理改性。
[0005] 化學(xué)和共混改性可保持親水效果的持久性，但過(guò)程復(fù)雜、成本高，且對(duì)纖維的吸 濕、吸水量的提高有限，難以達(dá)到一次性衛(wèi)生用品的"瞬時(shí)吸水"要求。相比之下后整理親 水改性具有方法簡(jiǎn)便、效果顯著、成本低廉等特點(diǎn)，能夠在基本保持纖維原有特性的情況下 增加纖維的吸濕性和吸水性、改善舒適性，缺點(diǎn)是耐久性相對(duì)較差，但由于用即棄非織造布 對(duì)耐久性要求不高，現(xiàn)已成為應(yīng)用最為普遍的一種方法。
[0006] 目前聚烯烴非織造布所用的親水整理劑大都是不同種類的水溶性表面活性劑復(fù) 配物，由于短支鏈型磺酸或硫酸鹽類較羧酸或磷酸鹽類陰離子表面活性劑具有更好的滲透 及親水性，所以，其中多以磺化琥珀酸二異辛酯鈉鹽作為潤(rùn)濕及快速透水作用的主要成分， 復(fù)配助劑多為低分子的陰/非離子、非離子表面活性劑或加入高分子表面活性劑。前者如： 異構(gòu)烷基醇醚磺酸鈉、醚化烷基磷酸酯鉀鹽、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚等；后者：聚醚改性硅 油、十二醇聚氧乙烯（15)醚馬來(lái)酸單酯/丙烯酸共聚物的鈉鹽等。在配方設(shè)計(jì)中主要考慮 了親水的有效性、使用的低刺激性和舒適性，但沒有將所用原料的環(huán)境友好性作為考慮重 點(diǎn)，特別是配方中后者含有的有機(jī)硅主鏈和碳一碳主鏈的高聚物，雖僅有低毒或無(wú)毒性，但 均難以生物降解。
[0007] -次性使用的"用即棄"產(chǎn)品，進(jìn)入消費(fèi)領(lǐng)域后將很快以數(shù)以萬(wàn)噸計(jì)的量轉(zhuǎn)為廢 棄物，其包括表面附著的親水助劑在內(nèi)最終均將排入自然界，對(duì)土壤、水和大氣環(huán)境產(chǎn)生污 染。所以，作為在一次性衛(wèi)生材料表面使用的親水整理劑，也有必要考慮原料、制造過(guò)程和 產(chǎn)品的綠色化，即以采用天然或再生資源為原料，加工過(guò)程無(wú)污染；最終產(chǎn)品對(duì)人體無(wú)毒、 刺激性小且易于生物降解作為親水劑的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：基于上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種環(huán)境友好型聚烯烴 非織造布多次親水整理劑，其兼顧親水的有效性、親水整理工藝的滿足性和原料、加工過(guò) 程、產(chǎn)品的綠色性。
[0009] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提供一種環(huán)境友好型聚烯烴非織造 布多次親水整理劑，含有：
[0010] (A) 25~45%磷酸酯型陰/非離子潤(rùn)濕滲透劑，其中該陰/非離子潤(rùn)濕滲透劑具 有通式（I )的單磷酸酯陰/非離子潤(rùn)濕滲透劑和通式（II )的雙磷酸酯陰/非離子潤(rùn)濕 滲透劑，且兩者的摩爾比為1 :〇. 8~1. 0，
[0012] 其中，R為異辛基或異構(gòu)十三烷基，η為3~5，M+為銨、胺或鈉離子；
[0013] (B) 10~30%雙子非離子表面活性劑，該雙子非離子表面活性劑為植物油酸多元 醇雙酯聚氧乙烯醚，植物油酸包括來(lái)自植物油的C12~C 18飽和或不飽和脂肪酸；多元醇包 括甘油、二聚甘油、三羥甲基丙烷、季戊四醇、山梨醇等3~6元多元脂肪醇；每摩爾分子中 的環(huán)氧乙烷總加成摩爾數(shù)為18~40 ;
[0014] (C) 15~25%羥基磷酸酯甜菜堿兩性表面活性劑，該表面活性劑為脂肪酸脂型羥 基磷酸酯甜菜堿，其為通式（III)的3- (N-（2-烷酰氧基乙基）一N，N-二甲基銨）一 2-羥基丙基酸性磷酸酯甜菜堿或通式（IV )的3- (N -（3-烷酰氧基一 2-羥基丙基）一 N，N-二甲基銨）一2-羥基丙基酸性磷酸酯甜菜堿中的一種，
[0015]
[0016] 其中：R2為來(lái)自植物油的C 12~C 1S飽和或不飽和脂肪酸，Μ Z為鈉離子；
[0017] (D) 20~40%高分子非離子表面活性劑，其為通式（V )的二聚酸/聚氧乙烯醚 縮合物或通式（VI)的二聚酸/油酸或硬脂酸單甘酯聚氧乙烯醚縮合物中的一種，
[0018] HO (CH2CH20) nl (R30 (CH2CH20) nl) nlH ( V )
[0020] 其中：R3為二聚酸?；?；R4為硬脂酸酰基或油酸?；；癁?8~36，]^* 5~10 ; m2為13~26, η 2為3~7。
[0021] 組分（Α)所選用的異構(gòu)烷基聚氧乙烯醚磷酸酯銨、胺或鈉鹽，與磺化琥珀酸二異 辛酯鈉鹽相比，磷酸鹽具有更低的皮膚刺激性，又因親水基中插入了非離子的聚氧乙烯醚 基團(tuán)，使刺激性進(jìn)一步減小，非織造布透水速率增加。二者均具有較低的表面張力且相近， 但僅就單組分的兩種表面活性劑相比，在透水速度上磺酸鹽優(yōu)于磷酸鹽，這也是目前在親 水劑配方中大都無(wú)磷酸鹽類表面活性劑的主要原因；組分（Α)的制造過(guò)程對(duì)環(huán)境影響小、 原子利用率高。該產(chǎn)品以長(zhǎng)鏈異構(gòu)醇為起始劑，與環(huán)氧乙烷加成、五氧化二磷磷酸化、堿中 和，全部過(guò)程無(wú)三廢產(chǎn)生，由原料引入的全部原子除最后一步有水生成留在產(chǎn)物中外，其余 全部轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，原子轉(zhuǎn)化率接近1〇〇%。
[0022] 組分（Α)中的Μ+為銨、胺或鈉離子。對(duì)皮膚的刺激性，磷酸酯的銨鹽~胺鹽<鈉 鹽<鉀鹽。非織造布透水速率增加順序與上相反：銨鹽~胺鹽>鈉鹽>鉀鹽。
[0023] 組分（B)以植物油酸、甘油、二聚甘油、山梨醇等可再生資源為原料，經(jīng)植物油酸 與多元脂肪醇的雙酯化、加成環(huán)氧乙烷，形成雙子型非離子表面活性劑，制造過(guò)程中除在酯 化階段有水排入環(huán)境外，其余全轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，為綠色化學(xué)。所形成的產(chǎn)物為親水基平均分子 量800~1700,平均總分子量1400~2500的非離子型高分子表面活性劑（分子量103~ 1〇6)，屬于低毒、低刺激性物質(zhì)。由于其酯類非離子性，易化學(xué)及生物降解。
[0024] 雙子表面活劑從根本上克服了傳統(tǒng)的單離子型表面活性劑由于離子頭基間的電 荷斥力或水化引起的分離傾向，促進(jìn)了其在界面或分子聚集體中的緊密排列，表面吸附及 降低表面張力能力增加。因高的非織造布透水速率依賴于表面活性劑的低表面張力和高吸 水性來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以組分（B)與組分（A)的混合使用，在疏水性表面形成混合吸附，緩解了表 面張力低與親水性小的矛盾；又由于組分（B)的非離子親水基，長(zhǎng)鏈聚氧乙烯醚的氧原子 在水中由于可吸附部分氫離子而顯微正電性，或非離子親水基具有極性，分子的正負(fù)電荷 中心可分離，通過(guò)偶極矩與組分（A)陰離子表面活性劑的離子基團(tuán)相互作用，使聚烯烴纖 維上的混合表面活性劑吸附層排列得更緊密，增加水液傳遞能力，減少被整理非織造布透 水時(shí)間。
[0025] 組分（C)為3-（N-（2-烷酰氧基乙基）一N，N-二甲基銨）一 2-羥基丙基酸性 磷酸酯甜菜堿，其以植物油酸、二甲基乙醇胺、環(huán)氧氯丙烷、磷酸二氫鈉為主要原料，或組分 (C)為3- (N-（3-烷酰氧基一2-羥基丙基）一N，N-二甲基銨）一2-羥基丙基酸性磷酸 酯甜菜堿，以植物油酸、環(huán)氧氯丙烷、33%二甲胺水溶液、磷酸二氫鈉為主要原料，反應(yīng)分三 步進(jìn)行，全部過(guò)程在常壓或低壓（<〇. IMPa)、小于85°C條件下完成。原料廉價(jià)、易得、毒性 較低，不需特殊設(shè)備，反應(yīng)條件溫和，操作易控，產(chǎn)率較高。生產(chǎn)過(guò)程中副產(chǎn)氯化鈉（過(guò)濾濾 除），較易處理，對(duì)環(huán)境影響小。實(shí)際生產(chǎn)中以乙醇為溶劑和反應(yīng)完成后在不同的步驟中需 蒸出過(guò)量加入而沒參于反應(yīng)的環(huán)氧氯丙烷或二甲胺，但可回用，可減小對(duì)環(huán)境影響。
[0026] 組分（C)為脂肪酸脂型羥基磷酸酯甜菜堿，較烷基甜菜堿或磺基甜菜堿更易生物 降解、對(duì)皮膚更溫和，可有效降低混合使用的陰離子表面活性劑刺激性。在親水性能上與陰 離子a和非離子b組分組合，產(chǎn)生更佳的透水速率協(xié)同效應(yīng)，并增加非織造布的柔軟舒適 性。
[0027] 本發(fā)明組分（A)的陰/非離子潤(rùn)濕滲透劑的含量范圍為30~40%