洗涤剂在印染工业中的应用

洗涤剂在印染工业中的应用发展洗涤剂在印染工业中的应用发展 摘要 表面活性剂的洗涤作用在印染加工中主要应用于前处理的精练剂以及印染后处理的净 洗剂 近年来 随着国际纺织市场对纺织生态学和绿色纺织品的日益重视 印染用洗涤剂 的发展也逐渐以开发环保 高效 多功能型高品质产品为目标 取代禁用和限制使用的表 面活性剂来满足绿色纺织品市场的迫切需要 关键词 洗涤剂 印染 发展 精练剂 净洗剂 一 一 引言引言 表面活性剂是印染助剂的最主要原料 表面活性剂本身和其复配品种几乎 占印染助剂的 80 表面活性剂的洗涤作用在印染加工中主要应用于前处理的 精练剂以及印染后处理的净洗剂 印染半制品的品质以及印染成品的色牢度等 指标与洗涤剂的性能 效用密切相关 二 二 表面活性剂的洗涤作用表面活性剂的洗涤作用 所谓洗涤 就是指浸在某种介质中的待洗物去除油污的过程 具有洗涤作 用的表面活性剂在洗涤过程中主要表现为以下三方面的作用 1 对待洗物表面的润湿 2 在待洗物和油污界面的吸附 降低表面张力以及待洗物与油污间的 表面能 使油污脱离待洗物表面 3 对油污的分散和悬浮作用 使已经从待洗物表面脱离下来的油污能 很好地分散和悬浮在洗涤介质中 而不再沉积在基质表面 在实际进行的各种洗涤过程中 洗涤体系是复杂的多相分散体系 分散介 质是含有多种组分的复杂溶液 洗涤剂 油污 待洗物之间发生润湿 渗透 吸附 乳化 分散 增溶 解吸 起泡等一系列复杂的物理作用或化学反应 而且体系中涉及的表面或界面以及油污的种类及性质千差万别 因此洗涤过程 是相当复杂的过程 1 一般来说 影响表面活性剂洗涤作用的因素主要包括以 下几个方面 1 2 1 表面活性剂降低洗涤液表面张力的能力 洗涤液的低表面张力不 但有利于油污和待洗物的分离 而且有利于油污的乳化和分散 防止再沉积 2 表面活性剂在界面的吸附状态 对于阴离子表面活性剂而言 在水溶液中呈负离子性 而一般固体表 面 包括待洗物基质以及油污 在水介质中带负电 二者存在静电斥力而 不利于吸附 但如果固体表面非极性较强 则二者可通过范德华引力吸附 克服了静电斥力 表面活性剂的疏水链吸附于固体表面 阴离子极性头 伸入洗涤液中增加了油污与待洗物表面的表面电势 电排斥能增大 从而 利于油污的去除 对于非离子表面活性剂而言 在非极性纤维的表面 是通过表面活性 剂的疏水性碳链与纤维分子间的范德华力来实现的 而在亲水性纤维 如 棉纤维 上 是通过聚氧乙烯链中的醚键氧原子与棉纤维表面的羟基形成 氢键来实现的 3 表面活性剂的乳化作用 如果乳化作用显著 则可以使已经脱离 待洗物表面的油污乳化并稳定地分散于洗涤液中 有效地阻止再 沾污 4 表面活性剂的增溶作用 当表面活性剂在洗涤液中的浓度大于其 临界胶束浓度时 表面活性剂发生增溶作用 此时 油污的去除 程度随表面活性剂的浓度增加而显著增加 用作洗涤剂的表面活性剂主要是阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性 剂两大类 两性离子型表面活性剂和阳离子型表面活性剂虽然有时也会被少量 添加在洗涤剂中 但只是利用其能改善织物洗后手感的作用 不作为主剂使用 三 三 洗涤剂在印染工业中的应用发展洗涤剂在印染工业中的应用发展 近年来 印染用表面活性剂的发展主要以环保型 高效和复配多功能型作 为主要目标 1 APEO 及 LAS 的环保替代 烷基酚聚氧乙烯醚 APEO 具有良好的洗涤 润湿 渗透 乳化 分散 增溶等作用 性质稳定 耐酸碱且成本低 曾被广泛地用于纺织 印染 造纸 石油 制药等工业 在印染加工中 APEO 主要添加在前处 理助剂 如精练剂 渗透剂等 以及染后净洗剂中 3 4 5 但是 近 年来 APEO 的生态安全性被不断地质疑 主要集中在其毒性 较差的生 物降解性 环境激素 以及在 APEO 生产过程中产生有害副产物这四方面 欧盟规定自 2005 年 1 月 17 日后全面禁止使用含有 APEO 的产品 同时也 公布了对于想要获得 欧洲纺织品生态标签 Eco Label 的纺织品供应 商 必须提供所用的纺织助剂不含有 APEO 的证明 4 除了 APEO 常用于传统洗涤剂配方中的直链烷基苯磺酸盐 LAS 也在欧洲纺织品生态标签 Eco Label 明确规定禁止使用的七种表面活 性剂之列 LAS 由于 LD50 2500mg kg LC50 4 0mg kg 有较强毒性 对 皮肤有刺激性 9 鉴于这种情况 开发 APEO 及 LAS 的环保替代品成为近年来表面活性 剂研究的热点之一 到目前为止 新产品主要集中在以下几个品种 1 脂肪醇聚氧乙烯醚 脂肪醇聚氧乙烯醚 FEO 毒性很小 LD50在 3000 8000mg kg 生物降解率大于 80 是一种无公害的非离子型表 面活性剂 3 目前在许多助剂中 已经采用 FEO 来替代 APEO 如 AEO 系列是 C12 C16的脂肪醇聚氧乙烯醚 平平加 O 系列 JFC 系列 Softanol 系列是 C12 C14的仲醇聚氧乙烯醚系列 BASF 公司的 Lutenol 系列 TO XA XL XP ON 等 是十三 十五碳异构醇聚氧乙烯醚 4 5 2 烷基或烷基聚氧乙烯醚硫酸盐或磺酸盐 烷基或烷基聚氧乙烯醚硫酸盐或磺酸盐均为水溶性较好的阴离子 型表面活性剂 耐硬水 具有良好的去污 润湿 分散 乳化和渗透 能力 生物降解性能好 不含致癌芳胺和重金属离子 4 如 AES 烷基聚氧乙烯醚硫酸钠 AOS 烯烃磺酸钠 SAS 仲烷基磺酸钠 3 二壬基酚聚氧乙烯醚 4 二壬基酚聚氧乙烯醚 DNP 具有优良的净洗 乳化 分散 润 湿 鳌合等功能 并且低毒 低刺激 稳定性良好 生物降解率远远 高于 APEO 没有环境激素 可以用于替代 APEO 4 醇醚羧酸盐 4 5 醇醚羧酸盐 AEC 是一类新型的多功能阴离子型表面活性剂 其结构式为 R OCH2CH2 n OCH2COONa 结构与肥皂相似 但嵌入的聚氧乙烯链使其兼有了非离子表面活性剂 的特点 AEC 能在广泛的 pH 条件下使用 具有卓越的去污性 润湿 性 乳化性 分散性和钙皂分散能力 耐硬水 耐酸碱 无毒 易生 物降解 5 脂肪酸聚氧乙烯甲醚 3 脂肪醇聚氧乙烯甲醚 FMEE 是今年来发展的非离子表面活性剂 用于替代 APEO 具有杰出的渗透性能 洗涤性能和乳化性能 无毒 易生物降解 是一类绿色环保产品 其结构如下图 6 脂肪酸甲酯 磺酸盐 MES 9 MES 是利用天然油脂 经甲酯化和磺化而得 其化学结构为 RCH SO3Na COOSO2OCH3 MES 毒性低 生物降解性能高 具有良好得去污性能 7 单烷基二苯醚二磺酸盐 ADPEDS 9 ADPEDS 是由二苯醚和 烯烃或卤代烃反应引入烷基再磺化而得 有极强得乳化能力和较好得润湿力和分散力 易生物降解 环境相容 性好 一些替代品与 LAS 的生物毒性和生物降解率的比较见表 1 表 1 9 LAS 与一些表面活性剂的环保性能比较 8 烷基多糖苷 APG APG 是复杂糖苷化合物中糖单元 2 的化合物总称 可用 G nOR 来表 示 其中 G 代表葡萄糖单元 n 表示糖单元数 2 3 4 5 R 为 C8 C16的烷基 其中又以 C12烷基糖苷的性能较为优异 6 APG 是由葡 萄糖 或淀粉 和脂肪醇在酸催化作用下形成的 毒性较小 对皮肤和眼 睛的刺激性为非离子型表面活性剂中最低 有很好的生物降解性 5 天内 降解率为 80 最终生物降解率可达 99 3 3 APG 属于非离子型表面 活性剂 但又与通常的非离子表面活性剂不同 无浊点 水稀释后无凝胶 现象 兼有非离子和阴离子表面活性剂的特性 7 APG 具有优良的润湿性 能和去污能力 配伍性好 可与 LAS AES 等表面活性剂复配增强洗涤功 效 9 N 烷基葡萄糖酰胺 AGA AGA 也是一种以葡萄糖 或淀粉 为原料制成绿色表面活性剂 无毒 易生物降解 对皮肤刺激性小性能近似于 APG 在西欧主要用于替代 APEO AEO LAS 作为洗涤剂 3 8 2 复配环保型多功能精练剂 近年来 印染加工过程中所使用的精练剂的发展主要是通过多种环保 型表面活性剂的复配达到多功能环保助剂的要求 大部分的环保型精练剂 是以烷基多苷 APG 脂肪醇醚 烷基聚氧乙烯醚硫酸盐 AES 脂肪 酰胺琥珀酸单酯磺酸钠 AMESS 脂肪酸甲酯磺酸盐 MES 等为主要 原料添加其他功能性助剂复配而成 9 如 Clariant 公司的 Sandoclean T10 就是由脂肪醇 聚二醇醚 芳香基磺酸盐等表面活性剂复配而成的一种易 生物降解 具有润湿 洗涤功能 适宜于退 煮 漂一步法工艺的精练剂 10 国内沈一峰等人 11 制备的复合精练剂 KF 110 集碱剂 乳化剂 洗 涤剂 润湿剂的特点和性能为一体 可用于浸渍 轧蒸 冷轧堆等不同的 工艺 此外 还有黄红生等人 12 制备的耐强碱高效精练剂 KX301 是 采用 AMESS APG 为主要原料 复配其他特殊功能型助剂而成 3 高效环保的净洗剂 除用作前处理中的精练之用 表面活性剂的洗涤作用还常用于印染后 处理 目的在于去除浮色 提高成品色牢度 同样地 高效环保也是印染 后净洗剂发展的目标 近年来国内外已有许多产品研发成功 如董淑秀等 人 13 采用十二烷基甜菜碱 BS 12 为主要成分与 JFC 复配的活性染料 净洗剂 洗涤效果好 可一定程度上提高成品的水洗牢度 四 四 结语结语 总的来说 印染助剂的发展趋势是在原有品种和原料供应的基础上 适应 国际国内纺织市场的要求 适应国际国内生态环保法规的要求 因此 印染用 洗涤剂的研究和开发也应以环保 高效 复合多功能作为目标 以能满足国际 国内对生态环保日益迫切的要求 14 15 16 参考文献 1 王世荣等编 表面活性剂化学 北京 化学工业出版社 2005 2 蒋庆哲等编 表面活性剂科学与应用 北京 中国石化出版社 2006 3 陈荣圻 烷基酚聚氧乙烯醚 APEO 的禁用和代用 印染 2006 No 12 45 49 4 金鲜花 APEO 的禁用和环保替代 纺织导报 2006 No 5 77 80 5 金鲜花等 纺织印染助剂中 APEO 的环保替代 印染助剂 Vol 23 No 11 2006 11 16 18 6 纪俊玲等 烷基糖苷 APG 及在纺织助剂中的应用 印染助剂 Vol 23 No 6 2006 6 1 4 7 欧阳新平等 烷基多苷的研究进展 江苏化工 2002 Vol 30 5 19 21 8 王峰等 新一代绿色表面活性剂 烷基葡萄糖酰胺 日用化学工业 2002 Vol 32 1 43 45 9 唐育民 精练剂的演变及前处理清洁生产的必然性 印染助剂 2006 Vol 23 No 9 1 4 10 陈荣圻 环保型印染助剂发展方向探讨 上 染整技术 2006 Vol 28 8 30 35 11 沈一峰等 精练剂 KF 110 在棉织物前处理中的应用 印染 2005 8 27 28 12