环境友好型聚烯烃非织造布多次亲水整理剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及在一次性卫生用品加工中使用的助剂，具体涉及一种环境友好型聚烯 烃非织造布多次亲水整理剂。
【背景技术】
[0002] -次性医疗、保健、卫生用品的发明及广泛应用给人类的生活质量和社会发展带 来了巨大的益处，也给人们带来了全新的生活方式。吸收性一次性卫生用品，包括女性卫生 用品、婴儿纸尿布、成人失禁用品、湿巾、宠物垫等卫生用品，近年来我国的市场规模持续增 长，由2010年的400亿元到2013年的621亿元，平均年增长率大于13%。
[0003] 目前常用的聚烯烃非织造布包括聚丙烯和聚乙烯/聚丙烯复合纤维非织造布，由 于其优良的性能和低廉的价格在医疗卫生领域、服装用布、擦拭材料等方面得到广泛应用。 由于该类纤维为非极性结构，结晶度高且分子中无亲水基，同时纤维截面呈圆形，结构致密 缺少微孔和缝隙，由此材料构成的非织造布基本无吸湿、吸水功能，限制了在上述领域的应 用，所以必须对其进行亲水改性。
[0004] 聚烯烃纤维的亲水改性方法有两种：物理及化学改性。化学改性主要是改变聚烯 烃的分子链结构，进而改变其吸湿性，主要有共聚、接枝、交联、等离子体表面处理等方法； 物理改性主要有共混改性和表面亲水整理改性。
[0005] 化学和共混改性可保持亲水效果的持久性，但过程复杂、成本高，且对纤维的吸 湿、吸水量的提高有限，难以达到一次性卫生用品的"瞬时吸水"要求。相比之下后整理亲 水改性具有方法简便、效果显著、成本低廉等特点，能够在基本保持纤维原有特性的情况下 增加纤维的吸湿性和吸水性、改善舒适性，缺点是耐久性相对较差，但由于用即弃非织造布 对耐久性要求不高，现已成为应用最为普遍的一种方法。
[0006] 目前聚烯烃非织造布所用的亲水整理剂大都是不同种类的水溶性表面活性剂复 配物，由于短支链型磺酸或硫酸盐类较羧酸或磷酸盐类阴离子表面活性剂具有更好的渗透 及亲水性，所以，其中多以磺化琥珀酸二异辛酯钠盐作为润湿及快速透水作用的主要成分， 复配助剂多为低分子的阴/非离子、非离子表面活性剂或加入高分子表面活性剂。前者如： 异构烷基醇醚磺酸钠、醚化烷基磷酸酯钾盐、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)醚马来酸单酯/丙烯酸共聚物的钠盐等。在配方设计中主要考虑 了亲水的有效性、使用的低刺激性和舒适性，但没有将所用原料的环境友好性作为考虑重 点，特别是配方中后者含有的有机硅主链和碳一碳主链的高聚物，虽仅有低毒或无毒性，但 均难以生物降解。
[0007] -次性使用的"用即弃"产品，进入消费领域后将很快以数以万吨计的量转为废 弃物，其包括表面附着的亲水助剂在内最终均将排入自然界，对土壤、水和大气环境产生污 染。所以，作为在一次性卫生材料表面使用的亲水整理剂，也有必要考虑原料、制造过程和 产品的绿色化，即以采用天然或再生资源为原料，加工过程无污染；最终产品对人体无毒、 刺激性小且易于生物降解作为亲水剂的设计目标。
【发明内容】
[0008] 本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种环境友好型聚烯烃 非织造布多次亲水整理剂，其兼顾亲水的有效性、亲水整理工艺的满足性和原料、加工过 程、产品的绿色性。
[0009] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种环境友好型聚烯烃非织造 布多次亲水整理剂，含有：
[0010] (A) 25~45%磷酸酯型阴/非离子润湿渗透剂，其中该阴/非离子润湿渗透剂具 有通式（I )的单磷酸酯阴/非离子润湿渗透剂和通式（II )的双磷酸酯阴/非离子润湿 渗透剂，且两者的摩尔比为1 :〇. 8~1. 0，
[0012] 其中，R为异辛基或异构十三烷基，η为3~5，M+为铵、胺或钠离子；
[0013] (B) 10~30%双子非离子表面活性剂，该双子非离子表面活性剂为植物油酸多元 醇双酯聚氧乙烯醚，植物油酸包括来自植物油的C12~C 18饱和或不饱和脂肪酸；多元醇包 括甘油、二聚甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、山梨醇等3~6元多元脂肪醇；每摩尔分子中 的环氧乙烷总加成摩尔数为18~40 ;
[0014] (C) 15~25%羟基磷酸酯甜菜碱两性表面活性剂，该表面活性剂为脂肪酸脂型羟 基磷酸酯甜菜碱，其为通式（III)的3- (N-（2-烷酰氧基乙基）一N，N-二甲基铵）一 2-羟基丙基酸性磷酸酯甜菜碱或通式（IV )的3- (N -（3-烷酰氧基一 2-羟基丙基）一 N，N-二甲基铵）一2-羟基丙基酸性磷酸酯甜菜碱中的一种，
[0015]
[0016] 其中：R2为来自植物油的C 12~C 1S饱和或不饱和脂肪酸，Μ Z为钠离子；
[0017] (D) 20~40%高分子非离子表面活性剂，其为通式（V )的二聚酸/聚氧乙烯醚 缩合物或通式（VI)的二聚酸/油酸或硬脂酸单甘酯聚氧乙烯醚缩合物中的一种，
[0018] HO (CH2CH20) nl (R30 (CH2CH20) nl) nlH ( V )
[0020] 其中：R3为二聚酸酰基；R4为硬脂酸酰基或油酸酰基。化为18~36，]^* 5~10 ; m2为13~26, η 2为3~7。
[0021] 组分（Α)所选用的异构烷基聚氧乙烯醚磷酸酯铵、胺或钠盐，与磺化琥珀酸二异 辛酯钠盐相比，磷酸盐具有更低的皮肤刺激性，又因亲水基中插入了非离子的聚氧乙烯醚 基团，使刺激性进一步减小，非织造布透水速率增加。二者均具有较低的表面张力且相近， 但仅就单组分的两种表面活性剂相比，在透水速度上磺酸盐优于磷酸盐，这也是目前在亲 水剂配方中大都无磷酸盐类表面活性剂的主要原因；组分（Α)的制造过程对环境影响小、 原子利用率高。该产品以长链异构醇为起始剂，与环氧乙烷加成、五氧化二磷磷酸化、碱中 和，全部过程无三废产生，由原料引入的全部原子除最后一步有水生成留在产物中外，其余 全部转化为产物，原子转化率接近1〇〇%。
[0022] 组分（Α)中的Μ+为铵、胺或钠离子。对皮肤的刺激性，磷酸酯的铵盐~胺盐<钠 盐<钾盐。非织造布透水速率增加顺序与上相反：铵盐~胺盐>钠盐>钾盐。
[0023] 组分（B)以植物油酸、甘油、二聚甘油、山梨醇等可再生资源为原料，经植物油酸 与多元脂肪醇的双酯化、加成环氧乙烷，形成双子型非离子表面活性剂，制造过程中除在酯 化阶段有水排入环境外，其余全转化为产物，为绿色化学。所形成的产物为亲水基平均分子 量800~1700,平均总分子量1400~2500的非离子型高分子表面活性剂（分子量103~ 1〇6)，属于低毒、低刺激性物质。由于其酯类非离子性，易化学及生物降解。
[0024] 双子表面活剂从根本上克服了传统的单离子型表面活性剂由于离子头基间的电 荷斥力或水化引起的分离倾向，促进了其在界面或分子聚集体中的紧密排列，表面吸附及 降低表面张力能力增加。因高的非织造布透水速率依赖于表面活性剂的低表面张力和高吸 水性来实现，所以组分（B)与组分（A)的混合使用，在疏水性表面形成混合吸附，缓解了表 面张力低与亲水性小的矛盾；又由于组分（B)的非离子亲水基，长链聚氧乙烯醚的氧原子 在水中由于可吸附部分氢离子而显微正电性，或非离子亲水基具有极性，分子的正负电荷 中心可分离，通过偶极矩与组分（A)阴离子表面活性剂的离子基团相互作用，使聚烯烃纤 维上的混合表面活性剂吸附层排列得更紧密，增加水液传递能力，减少被整理非织造布透 水时间。
[0025] 组分（C)为3-（N-（2-烷酰氧基乙基）一N，N-二甲基铵）一 2-羟基丙基酸性 磷酸酯甜菜碱，其以植物油酸、二甲基乙醇胺、环氧氯丙烷、磷酸二氢钠为主要原料，或组分 (C)为3- (N-（3-烷酰氧基一2-羟基丙基）一N，N-二甲基铵）一2-羟基丙基酸性磷酸 酯甜菜碱，以植物油酸、环氧氯丙烷、33%二甲胺水溶液、磷酸二氢钠为主要原料，反应分三 步进行，全部过程在常压或低压（<〇. IMPa)、小于85°C条件下完成。原料廉价、易得、毒性 较低，不需特殊设备，反应条件温和，操作易控，产率较高。生产过程中副产氯化钠（过滤滤 除），较易处理，对环境影响小。实际生产中以乙醇为溶剂和反应完成后在不同的步骤中需 蒸出过量加入而没参于反应的环氧氯丙烷或二甲胺，但可回用，可减小对环境影响。
[0026] 组分（C)为脂肪酸脂型羟基磷酸酯甜菜碱，较烷基甜菜碱或磺基甜菜碱更易生物 降解、对皮肤更温和，可有效降低混合使用的阴离子表面活性剂刺激性。在亲水性能上与阴 离子a和非离子b组分组合，产生更佳的透水速率协同效应，并增加非织造布的柔软舒适 性。
[0027] 本发明组分（A)的阴/非离子润湿渗透剂的含量范围为30~40%