新型阴离子皂洗剂的应用研究文献综述

 2021-09-25 20:16:39

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织物在染色或印花后表面存在未固着的或水解的染料(常称为浮色)、浆料和化学助剂,若去除不干净,就会影响织物的色牢度、鲜艳度,故须用皂洗剂来洗涤[1].在后处理过程中,皂洗剂通过与染料发生化学作用,洗去与纤维结合不牢的染料和脱去印花糊料,同时使脱除的染料不回沾到布面上,达到提高牢度和防止印花织物白地沾色的目的.

常规皂洗剂能将染料从织物表面洗涤下来,通过乳化、分散获得净洗效果。由于不能将残液中的染料彻底破坏、分解,随洗涤时间延长,残液中染料浓度会增大,容易导致洗涤下来的染料再次反沾在织物表面,既降低染色织物的色牢度,又会致使处理洗涤废液的成本增加;此外,常规皂洗剂的耐盐性能也很差,有盐存在时皂洗能力急剧下降,甚至完全丧失[2]。

现在的印染行业中,很多印染助剂都是由多种表面活性剂复配而成,复配皂洗剂有很多优点,突出几点就是复配皂洗剂去浮色能力强、沫少、泡沫寿命短,能够最大程度地避免单独使用皂剂去浮色能力差这一的缺点[3]。混合在一起的表面活性剂得到了单一助剂所没有的性能,以适应多样化的需求。有研究发现,选择马来酸酐(MA)、丙烯酸(AA)及高碳侧链的丙烯酸十八酯(SA)为聚合单体,共聚而形成的水溶性三元目标聚合物,增加了活性染料水相分散性。共聚物的皂洗性能与引入的第三单体(SA)的亲脂性密切相关,亲脂性越好皂洗效果越好,其长链的洗涤作用和高分子的卷曲包覆絮凝作用的结合使得这类化合物具有很好的皂洗性能[4]。表面活性剂吐温-20(TWEEN)和十二烷基苯磺酸钠(LAS)的加入提供了很好的增溶作用、洗涤等性能,在水溶液中还能与水解染料存在作用,缔合后形成稳定的聚合体,表现出优异的分散、稳定性能。相比市面单一皂洗剂的皂洗性能有了大幅度的提升[5]。

合成高聚物皂洗剂具有良好的皂洗效果,其作用原理是利用高聚物优异的分散性能,使水解染料分散在水中.研究表明:聚合物的分散作用越大,其助洗能力越强.高聚物皂洗剂还能减少染色后水洗工序,减轻排污压力,而且能使织物染色后的牢度优于常规的水洗工艺[6].在对高聚物皂洗剂进行研究时发现,高聚物通过吸附作用能很好地把染料分子分散在溶液中,从而更好地防止染料回沾.通过在高聚物皂洗剂中添加螯合剂,可制备一系列同时具有分散和螯合作用的皂洗剂,如改性聚丙烯酸盐(PAA)、聚羧酸等。

皂洗酶可破坏染料的发色团,从而达到使染料脱色的目的,浮色去除更加充分。荷兰拓纳公司的皂洗系统BERRP包含Ballplayer(酶组分)和BaylaseAssistRP(体系特殊过程调节剂)[7],应用于大豆纤维的活性染料染色后酶洗,室温处理,达到常规皂洗的色牢度,浮色去除率视染料结构不同有所不同。EurolanRP皂洗酶[8]在85~90℃条件下,能够催化分解未固着染料和水解染料,分解产物的溶解度高,能使织物上的浮色更易充分去除,在确保色泽、色牢度的前提下,减少水洗次数、节约加工时间、降低水洗温度。虽然生物酶皂洗可以在较低的温度下有效去除织物上的浮色,但酶的专一性导致其不能适用于所有染料染色后的皂洗[9]。

现在市场上大多数的皂洗剂泡沫较多,而泡沫是印染过程中不希望出现的.如果用有机硅消泡剂,很可能形成硅斑。而采用无机螯合分散剂和助洗剂络合体系中的Ca2 ,Fe3 ,防止它们先被高分子螯合而使马来酸和丙烯酸共聚物失去应有的对染料的作用[10],并和AD的剥色效果相配合,把那些结合不牢固的染料洗脱,马来酸和丙烯酸共聚物类有机高分子的良好的胶体特性和分散作用,能和染料形成络合物,防止洗下的染料重新染到布上,各组分无泡的体系也是无泡的,而且体系稳定[11].

低温皂洗剂是通过复配增效技术制得的高分子表面活性剂复配产品[12],在低温下具有良好的润湿渗透、乳化分散、防止染料再沾污性能。目前,低温皂洗剂的皂洗工艺温度在60℃左右。[13]低温皂洗剂JY-1103D是丙烯酸-乙烯吡络烷酮-马来酸酐三元共聚产物,产品具有良好的胶体特性。在60~70℃条件下,聚乙烯吡络烷酮结构中的内酰胺结构使其与染料分子中的羟基、氨基和羧基有很强的结合力,与染料形成络合物,防止染料反沾到织物上。低温低泡防沾色皂洗剂K-5,主要成分是特殊高分子聚合物的复配物,易溶于水,属阴/非离子型表面活性剂。K-5能够实现60℃低温皂洗,与常规90~95℃皂洗工艺相比,可节省蒸汽,减少1~2次热水洗,节水省时,生产效率大幅提高[14]。用于活性染料印花后的皂洗,能有效去除浮色及未反应的水解染料,提高各项染色牢度,防止白底沾色,对色光影响微小。

天然高分子改性皂洗剂应用多种特殊的高活性聚合物复合而成的高效节能皂洗剂在针织染整产品中[15],发现其对染色残液中水解染料具有分解、消色和乳化分散作用,不但可提升染色织物的皂洗牢度,还可直接减少印染污水的处理费用。姚永丽等以天然钙基膨润土为原料,通过活化、阳离子改性制得一种生态型皂洗剂。在70℃处理,使染色织物具有优良的色牢度,且皂洗残液的CODCr值大幅降低。

三义精细化工有限公司推出的React@EVO系列是由React@DYE React@WBS、React@PHR和React@TWE组成[16],最大特点是洗涤仅需三道,处理温度相对较低。其中,React@DYE可在染色后同浴脱盐,增加未固着染料的洗脱性,让浮色和盐更容易洗除,适用温度与染色温度相同;React@WBS可悬浮清洗除碱,中和残碱,降低水解染料和纤维的亲和力,处理温度50℃;React@PHR对纤维渗透中和,渗透到纤维芯部中和残碱,软化纤维,处理温度50℃;React@TWE有助于染料低温强效键合,有高聚物属性,与残液中剩余染料发生结合,处理温度45℃。经实验室小样研究和企业放大样试验可知:与常规5道皂洗相比可节约用水量40%左右,减少了2道水洗,污水排放也相应减少;水洗温度50℃,节约蒸汽50%~70%;节约染料5%~10%,React@TWE低温强效键合,使染色产品表面得色增加;3道水洗,升温时间短,设备运转时间缩短,节约用电30%~40%,节约时间30%~40%。React@EVO系列实现了低温水洗的目的。

对于酸性皂洗剂,目前市场上存在两个缺陷[17]:①中和酸性不够.即使在皂洗剂中复配很多醋酸,甚至硫酸、盐酸.用酸性皂洗剂去中和,始终没有用醋酸中和那么彻底、可靠.酸性皂洗剂的酸性不够导致不同染缸的工作液pH值极不稳定,最终造成皂洗结果不稳定,染色缸差太大.②使用酸性皂洗剂能省去过酸中和这道工序,但存在的问题是水洗不够,染缸内残留大量的元明粉和残碱(特别是染深色时)。

在本课题研究中为了使酸性皂洗剂具备良好的分散性和防沾色能力,可通过在马来酸酐-丙烯酸二元共聚体系中引入N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)[18],合成出来马来酸酐MA-丙烯酸AA-N-乙烯基吡咯烷酮NVP三元共聚物。马来酸酐MA-丙烯酸AA-N-乙烯基吡咯烷酮NVP三元共聚,对水解染料及浮色有极强的吸附作用,同时这种共聚物对染料有极强的包覆稳定能力,防沾色性和分散性大大提高,能彻底的洗除水解染料和浮色染料.所得织物具有很好的水洗牢度和摩擦牢度.羧乙基硫代丁二酸(CETSA)具有极强的净洗作用,对洗除浮色效果极优,同时具有极强的酸性,可以替代醋酸中和.同时对钙、硅化合物等水垢,有极强的溶解能力.新型酸性皂洗剂为以上2种高聚物的复配物,不

含APEO,外观为淡黄色液体,可与水以任意比例稀释,1%水溶液pH值为2.2,使用过程不产生泡沫,且省去醋酸中和工序,将过酸中和与皂洗合二为一,有极佳的螯合作用.皂洗剂合成复配简单,易操作,皂洗效果优异.

因此酸性皂洗剂的推出,有助于改善当前溢流生产和长车生产品种的生产工艺,从节能和稳定产品色光等多个方面发挥作用。酸性中和皂洗剂在印染实际生产中,不但能够满足产品的各项皂洗、磨擦等物理指标要求,降低布面pH值,同时还具有缩短生产周期、节约生产成本、降低能源消耗等优点;特别是在印花产品中应用,由于印花产品在蒸化还原过程中使用浓度较高的碱剂,产品布面pH值相对较高,使用酸性中和皂洗剂后,能在不增加各种成本的情况下,有效降低印花产品布面pH值,在对印花产品进行如防水等后整理时,能够获得较好的整理效果。

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