常见纺织油剂的结构及组分分析

橡木地板亿牌地板白沙洲大道烽火家美 205 金刚柚木番龙眼榆木实木地板 实木地板亿牌制造武昌白沙洲烽火南湖 151-7241-1677 常见纺织油剂的结构及组分分析 温正如，申屠鲜艳，汪 雪，肖珊美 * （金华职业技术学院，浙江 金华 321007） 摘要： 本文主要阐述了对未知纺织 油剂的剖析过程， 采用硅胶柱色谱法分离 纺织油剂 中的各组分 ,利用红外光谱法和质谱法对所分离组分进行结构鉴定，确定该组分的化学结构 ,并用重量法对其含量进行定量分析，最终确定纺织油剂中的主要组分及其含量为白油 (28%)、硬脂酸异辛酯 (25%)、十八醇 聚氧乙烯基 (6)-聚氧丙基 (2)醚 (17%)、月桂酸酯聚氧乙基 (8)醚 (10%)、 十二烷基磺酸钠 (5%)、磷酸盐 (3%)和水 (12%)。 关键词： 纺织油剂； IR； GC/MS； EI-MS Spectroanalysis of chemical composition and structures for textile oil Abstract： The paper mainly describes the analysis procedure of an unknown textile oil sample. Silica gel column chromatography was used to separate the components of this unknown sample. The structures of these separated components were analyzed by FTIR and EI-MS, respectively. The contents of every composition were also determined by gravimetric method. The results showed that the components of the textile oil were white oil (28%)、 isooctyl stearate (25%)、 octadecanol polyoxyethylene (6)-polyoxypropyl (2) ether (17%)、 laurate polyoxyethyl (8) ether (10%)、 sodium lauryl sulfate (5%)、 phosphate (3%) and water (12%). Key words： textile oil， IR， GC/MS， EI-MS 纺织油剂是由一种或多种表面活性剂复配而成的。随着科学技术的发展，现代工 业对纺织油剂的需求迅速增加，同时对其性能的要求也越来越高。因而，对纺织油剂建立综合分析方法，从中获得一些有价值的信息，可为新型油剂的研制提供参考。本文在文献 1-7的基础上，采用硅胶柱色谱法分离纺织油剂中的各组分；利用红外光谱法和质谱法对所分离组分进行了结构鉴定，确定出该样品的化学组成及分子结构，采用重量法对各成分含量进行定量测定。 1 实验部分 1.1 仪器与试剂 红外光谱仪（ IR）： Nicoler AVATAR-360； 气相色谱 /质谱联用仪 （ GC/MS）： 6890N 气相色谱、5973I 质 谱 检 测 器 、 HP-5MS 30m 0.25mm 0.25um （ Agilent 公司 ） ； 质 谱 仪 ：LCQ ADVANTAGE MS； 正己烷、氯仿、乙醚、丙酮、甲醇、氨水 为 分析 纯； 样品为外来样。 1.2 GC/MS 条件 载气 为 He；分流比为 50： 1，进样口温度为 300；程序升温： 160， 10 min-1 升温到 320，并保持 5min。 EI 离子源，电子能量 70eV；离子源温度为 150 ；接口温度为 280；倍增电压为1047eV；扫描范围为 30500 mz-1； 扫描速度为 2.82 Scanss-1。 1.3 EI-MS条件 氮气雾化气 ， 压力 20bar， 喷雾针头电压 5KV， 加热毛细钢管 （ capillary） 温度 250， 电压10V， Tube Lens Offset 10V。 1.4 离子性的测定 鉴别离子性有多种显色方法，本实验采用的方法以及检测结果见表 1。 表 1 油剂 离子性的鉴别 Table 1 The ion test of textile oil 鉴别方法 溴酚蓝试验 碘化铋钾 -氯化钡试验 酸性亚甲基蓝试验 现象 溶液没有变化 有橙红色的沉淀出现 氯仿层出现蓝色 结论 无阳离子型表面活性剂存在 有非离子型 表面活性剂存在 有阴离子型表面活性剂存在 由表可知，该油剂由阴 /非离子型表面活性剂配成。 1.5 P元素的检验 采用钼酸铵法检验 P元素，结果表明，样品中含有少量的 P元素，根据油剂性质可知，该样品中含有少量的 磷酸盐 。 1.6 硅胶柱色谱法 取 60g硅胶于正己烷中浸泡过夜，湿法装柱。称取待测的油剂 1g左右，干法上柱。用不同极性的溶剂或复配溶剂进行洗脱，保持流速为 1mLmin-1， 20mL等体积 收集洗脱液于烧杯（编号并称重）中， 水浴蒸去溶剂，称取残留物重量，回收率为 96.59%。以烧杯编号为横 坐标，烧杯中残留物的质量（ g）为纵坐标，作淋洗图（图 1），得未知物 A， B， C， D， E。 图 1 柱层析洗脱曲线 Fig.1 The spectrum of column chromatography 1.7 组分的结构鉴定 1.7.1 红外光谱法 于傅里叶变换红外光谱仪上 ,分别测定未知物 A ,B ,C ,D ,E 的红外光谱。 1.7.2 质谱法 于 气相 /质谱联用仪上，对未知物 B进行分析；同时用 质谱仪分别测定未知物 C， D， E的质谱图。 1.8 组分的定量分析 采用重量法测定油剂中各组分的质量分数。 2 结果与讨论 2.1 未知物 A的光谱分析 未知物 A的红外光谱如图 2所示。在图 2中， 1376 cm-1峰为 CH3的特征峰， 2953 m-1， 2923 cm-1和 2853 cm-1是 CH3和 CH2的 C-H伸缩振动峰， 1463 cm-1为 CH3和 CH2的面内变形振动峰，位于 722 cm-1处的峰说明 CH2的数目大于 4，该物质为白油 。 722.60813.08868.761376.541456.661602.862853.382923.842953.92 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0 8 5 9 0 9 5%Transmittance 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0 3 0 0 0 3 5 0 0 4 0 0 0 W a v e n u m b e r s ( c m - 1 ) 图 2 未知物 A的红外光谱图 Fig.2 The IR spectrum of unknown matters A 2.2 未知物 B的光谱分析 未知物 B的红外光谱图显示有 酯 基和烷基的特征吸收峰，其中 1739 cm-1为 酯 基的伸缩振动；1172 cm-1为 酯 键 C-O-C的伸缩振动峰； 1377 cm-1和 722 cm-1为长链烷基的吸收峰； 3004 cm-1处为=C-H伸缩振动峰。查红外标准谱图可知， 未知物 B为长链的不饱和脂肪酸或者脂肪酸酯。 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 22.0010000002000000300000040000005000000600000070000008000000Time-AbundanceTIC: 08032809.D 图 3 未知物 B的 TIC图 Fig.3 The TIC spectrum of unknown matters B 图 3为未知物 B的总离子流图（ TIC）， 对各峰经质谱扫描后得到质谱图，经计算机数据系统检索（质谱数据库 NIST）及 人工谱图解析，鉴定出该物质为 硬脂酸异辛酯。 经红外和 GC/MS分析， 可确定未知物 B为硬脂酸异辛酯。 2.3 未知物 C的光谱分析 未知物 C的红外光谱如图 4所示。 图 4中 ， 2922cm-1， 2855cm-1， 1465 cm-1， 720 cm-1为长链烷基的特征吸收峰； 1113 cm-1处有强吸收峰，为聚氧乙烯基醚的特征吸收峰，此外，在 1350 cm-1，949cm-1出现相应的吸收峰； 3457cm-1峰归属于 -OH的伸缩振动。 图 4与脂肪醇聚氧乙基醚的红外标准谱图相同。 527.88720.67843.73882.18949.14992.511113.001248.111282.061350.071465.541645.821961.612855.482922.993457.68 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0 8 5%Transmittance 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0 3 0 0 0 3 5 0 0 4 0 0 0 W a v e n u m b e r s ( c m - 1 ) 图 4 未知物 C的红外光谱图 Fig.4 The IR spectrum of unknown matters C 图 5 未知物 C的 ESI质谱图 Fig.5 The MS spectrum of unknown matter C 图 5中主系列峰为 十八醇 聚氧乙烯基 -聚氧丙基醚 +Na+， PO数为 2， EO数为 6。 经红外光谱和质谱分析，未知物 C十八醇 聚氧乙烯基（ 6） -聚氧丙基（ 2）醚 。 2.4 未知物 D的光谱分析 未知物 D的红外光谱如图 6所示。 524.63723.19848.65950.311108.811249.121297.691349.491459.711648.351735.372857.192927.333467.18 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0 8 5 9 0 9 5 1 0 0%Transmittance 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0 3 0 0 0 3 5 0 0 4 0 0 0 W a v e n u m b e r s ( c m - 1 ) 图 6 未知物 D的红外光谱图 Fig.6 The IR spectrum of unknown matters D 图 6中， 2927cm-1， 2857 cm-1， 1459 cm-1， 723 cm-1为长链烷基的特征吸收峰； 1108 cm-1处有强吸收峰，为聚氧乙烯基醚的特征吸收峰，此外，在 1349cm-1， 950cm-1出现相应的吸收峰；3467cm-1峰归属于 -OH的伸缩振动； 1735cm-1强吸收峰说明有酯键存在 。 将图 6与萨特勒红外标准谱图对照，可判断未知物 D为长链 脂肪酸 酯 聚氧乙烯醚。 图 7 未知物 D的 ESI质谱图 Fig.7 The MS spectrum of unknown matter D 图 7中主系列峰为 月桂酸酯聚氧乙烯醚 +Na+， EO数大约从 1到 16， mz-1最大值为 575，相对应的 EO数为 8。 经红外光谱和质谱分析，未知物 D月桂酸酯聚氧乙基 (8)醚 。 2.5 未知物 E的光谱分析 由未知物 E的红外光谱图可知 ，在 1186 cm-1， 1069 cm-1处存在磺酸基伸缩振动的特征吸收峰，2921 cm-1, 2851 cm-1, 1464 cm-1, 1377 cm-1和 718 cm-1为长链烷基的特征吸收峰，与烷基磺酸钠的红外标准谱图基本相符。 图 8 未知物 E的 ESI质谱图 Fig. 8 The MS spectrum of unknown matter E 图 8为 未知物 E的 -ESI质谱图 。图中显示的主峰为 C12H25SO3Na-Na-，另一组弱系列峰来自2M-Na-。 经红外光谱和质谱分析，可判断未知物 E为十二 烷基磺酸钠。 3 结论 （ 1） 对纺织油剂进行硅胶柱色谱、红外光谱和质谱分析可知，该油剂由阴 /非离子表面活性剂和水两部分组成，其化学组成质量分数，如表 2所示。 表 2 油剂 的组成 Table 2 The composition of textile oil 组分 质量分数 /% 白油 28 硬脂酸异辛酯 25 十八醇 聚氧乙烯基（ 6） -聚氧丙基（ 2）醚 17 月桂酸酯聚氧乙基 (8)醚 10 十二烷基磺酸钠 5 磷酸盐 3 水 12 （ 2） 用硅胶柱色谱法分离纺织油剂中的各组分，用红外光谱和质谱鉴定各组分的结构，该综合分析方法简便实用，分析结果可靠，重现性良好，对确定未知纺织油剂的化学组成及结构具有普遍的实用性，研究结果对新型纺织油剂的开发具有一定的参考价值。 参考文献： 1 王 强，高来宝 非乳化型毛纺油剂组成与结构分 析 J 纺织高校基础科学学报， 2001，14（ 3）： 233-237 2 王 英，董慧茹，苏 霞 光谱法分析合成纤维油剂的组成及结构 J 合成纤维工业， 2004， 27（ 3）