环保型三合一精练剂M-118的开发及应用

1、环保型三合一精练剂M-118的开发及应用杭州美高华颐化工有限公司 何齐海 周向东摘要：以烷基糖苷为表面活性剂的主要组份，适当添加环保型功能化学品，开发了无磷、无烷基酚聚氧乙烯醚和十二烷基苯磺酸钠的绿色环保型三合一高效精练剂M-118，并优化了它在纯棉织物上的高效短流程前处理（冷轧堆和碱氧一浴）工艺。关键词：前处理；环保型三合一精练剂；冷轧堆工艺；碱氧一浴工艺 近年来，随着高效短流程前处理工艺（碱氧一浴工艺、冷轧堆工艺）的推广，各类三合一精练剂不断推向市场，然而现有的高效精练剂大多数含有磷酸酯盐类、烷基酚聚氧乙烯醚（APEO）、十二烷基苯磺酸钠（ABS）等。随着科学技术的发展，烷基酚聚氧乙烯醚和

2、十二烷基苯磺酸钠都是国际市场特别是欧盟市场上禁用的表面活性剂。磷污染的问题更是众所周知，伴随着工业化的进程，发展中国家甚至发达国家的磷污染事件频发，导致污染的治理难度与成本增加。如：2007年我国主要湖泊水质状况很不理想，多数都达不到可饮用水质标准(-类水质)。它们多数都是由于含磷过多、富营养化状态严重而引起的。因此，环保部门必将严格控制污水中磷的排放。 综上所述，解决磷、APEO、ABS以及应用硅酸钠产生硅垢的问题，研发和推广绿色环保型的精练剂是纺织助剂业急需解决的难题。针对上述情况，我们以烷基糖苷（APG）为主要表面活性剂原料，适当添加环保型功能化学品，开发了无磷、无烷基酚聚氧乙烯醚和十二

3、烷基苯磺酸钠的绿色环保型三合一高效精练剂M-118，并优化了它在纯棉织物上的高效短流程前处理（冷轧堆和碱氧一浴）工艺。M-118的推广应用能保证其处理后的纺织品在国际市场特别是欧盟市场不受限制，而且对环保及节能减排必将做出较大的贡献。1 试验1.1 试验材料及测试方法 实验材料： 15特×15特 523×283 纯棉府绸（40s×40s/133×72根/英寸）， 15特×15特 523×393全棉防羽布（40s×40s/133×100根/英寸） 实验药品：27.5%双氧水（苏州），工业级氢氧化钠（苏州）， 高效精练

4、剂M-118 白度：用DSBD-1数字白度仪，按标准方法测定。 断裂强度：参照GB3912-83标准，在YG026织物强力试验机上测定。 毛效：用蒸馏水测30min毛效（布样为30×5cm）。 润湿度：帆布沉降法。1.2 工艺流程及配方1.2.1冷轧堆工艺 NaOH(100%)： 50g/L；H2O2(100%)： 15g/L； M-118： 15g/L. 一浸一轧（轧液率100%）30堆置24h汽蒸（100102，1520min）清洗（二格热水洗95，二格热水洗8085，二格热水洗5560，热水洗55，室温洗）落布。1.2.2 碱氧一浴工艺 NaOH(100%)：20g/L； H2

5、O2(100%)：6g/L；M-118： 8g/L. 退浆织物浸轧碱氧一浴工作液（轧液率100%）汽蒸100×45min热水洗（三格）冷水洗（两格）（复漂：H2O2(100%)：2-3g/L， M-118：3-4g/L，轧液率100%，汽蒸100×25min，热水洗四格冷水洗两格）烘干2 理论基础及主要组分选用依据2.1精练剂理论基础 精练过程是纺织品在一定温度下与碱和精练助剂进行的一个复杂的物理化学过程，包括渗透、乳化、皂化、分散、螯合、膨化和脱色等作用，其中渗透和乳化作用较为重要。精练过程的第一步是在表面活性剂的作用下，练液及化学药剂向纤维内部渗透；精练过程的第二步为净

6、洗作用，即纤维经充分润湿后，把纤维的天然杂质进行皂化、乳化、萃取、分散等作用而加以去除。所有去除的物质均在机械作用下从纤维上脱离，被稳定地分散在溶液中。因此，一只优良的精练剂，不仅要求其具有良好的降低溶液表面张力的能力和渗透到纤维内部的速度，而且还要求对纤维上的天然杂质能起到皂化、乳化、萃取、分散等作用。而非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂复配使用可获得比单一表面活性剂更优良的洗涤性、润湿性以及其它性质。2.2 表面活性剂的选用 烷基糖苷（APG）属于非离子型表面活性剂，但无浊点，水中稀释后无凝胶范围，实际上是集非离子与阴离子表面活性剂许多特征于一身的一类绿色表面活性剂。APG的生物降解性快而

7、彻底，其五天后生物降解性已达到80%左右，最终生物降解性（2030天）均超过90%，采用OECD（经济合作与发展组成成员国）确认后的活性污泥法可达到99.5%，改进的OECD筛网实验也可达93.94%；APG与各种表面活性剂有着良好的配伍性和协同效应，且耐强碱，所有这些优点正是一只优良精练剂所需要的，故我们把APG作为M-118中非离子表面活性剂的主要组分，此外再适当复配一些环保型阴离子表面活性剂。2.3 螯合分散剂的选用螯合分散剂对精练剂有明显的作用，能螯合纤维和水中钙、镁、铁、铜等金属离子，使其成为易溶物质而除去，我们合成了含有羟基和磺酸基的聚合多元羧酸盐，以其作为精练剂中的螯合分散剂，不

8、仅能防止杂质沉积和再沾污织物，提高织物的白度，而且不含磷，符合环保的要求。2.4 氧化剂及其活化剂的选用使用过硫酸钾、四乙酰乙二胺(TAED)、或抗坏血酸作为双氧水漂白的漂白活化剂，在3060下对原棉纤维进行浸轧堆置漂白处理，将其试验结果与传统的高温双氧水漂白进行比较。结果显示，这些漂白活化剂都可获得较高的白度指数和拉伸强度(g/tex)，且纤维延伸率降低较小。在三合一精练剂中，添加了过硫酸钾和TAED等氧化活化剂，提高了低温退浆与漂白效果。3 结果与讨论3.1 M-118的主要理化特性3.1.1 一般特性化学组成：   表面活性剂的复配物  

9、      离子性：    阴/非离子外观：       浅黄色粘稠液体水溶性：    易溶于水pH（100%）： 78安定性：    耐酸、强碱、高温、氧化剂储藏安定性： 自出厂日起于密闭容器内和常温下可以储藏12个月3.1.2 M-118的双氧水分解稳定性 双氧水分解率是织物前处理工艺产品质量的关键因素。根据冷漂工艺的特点，工作液配方

10、为： NaOH (100%) 50g/L； H2O2（100%）50g/L； M-118 10g/L， 25×24h的条件下，双氧水分解率小于6%。因此，双氧水在M-118精练液中的分解稳定性较好。3.1.3 M-118的耐碱性 在2530时，M-118的质量浓度为10g/L，NaOH的质量浓度为160g/L时，M-118在NaOH中放置24h，仍无混浊或分层现象出现。因此，M-118的耐碱性能较好。3.1.4 M-118对某些金属离子的螯合能力 在冷漂工艺中如果漂液中含有铜、铁等金属离子，很容易导致双氧水催化分解，极易造成织物强力严重下降，或造成布面破洞。因此，M-118对金属离子

11、，尤其对铁离子螯合能力是一个重要的技术指标。为此我们配置不同浓度硫酸铁（）铵溶液，分别测试了冷堆条件下，铁离子浓度对双氧水分解率的影响情况和冷堆后织物强力的影响情况，其中浓度以铁离子基准，其结果分别入表1，2所示：配方： NaOH（100%）50g/L；H2O2（100%）15g/L；M-118 10g/L ；Fe3+ X mg/L表1 Fe3+ 浓度对双氧水分解率的影响Fe3+/mg.L-1 0.5 1.O 1.5 2.0 2.5 3.0 分解率/% 3.8 4.3 6.5 9.0 11.2 15.5表2 Fe3+ 浓度对冷轧堆后织物强力的影响Fe3+/mg.L-1 O 0.5 1.0 1.

12、5 2.0 2.5 3.0 强力/N 685 680 658 632 605 586 560表1和表2结果表明：M-118有很好的双氧水稳定性、耐碱性和对铁离子的螯合能力。3.2 M-118在纯棉织物前处理中的应用3.2.1 双氧水用量的选择 双氧水的主要作用是依靠自身分解产生的HO2-破坏纤维素上的色素，对织物进行漂白，同时去除其它杂质。冷轧堆工艺和碱氧一浴工艺中双氧水浓度对漂白效果及强度的影响如表3及表4所示。表3 冷轧堆工艺中双氧水浓度对漂白效果及强度的影响H2O2/g .L-1 强力/N .5cm-1 白度/% 101215182069168868267466071.576.982.4

13、82.883.3 注：试验条件：织物 15tex×15 tex 520×280 纯棉府绸 NaOH(100%) 50g/L M-118 15g/L表4 碱氧一浴工艺中双氧水浓度对漂白效果及强度的影响H2O2/g .L-1 强力/N .5cm-1 白度/% 2468101268567364461260457873.576.781.484.885.385.7 注：试验条件：织物 15tex×15 tex 520×280 纯棉府绸 NaOH(100%) 20g/L M-118 8g/L由表3 可见，冷轧堆工艺中双氧水质量浓度对织物强力影响不大，但对白度影响较大

14、，综合考虑白度、强力、成本等因素，双氧水质量浓度可选择15g/L左右。 由表4可见，在碱氧一浴中，当双氧水质量浓度超过10g/L时，半制品强力明显下降，综合考虑，双氧水质量浓度一般可选择68g/L左右。3.3.2 氢氧化钠用量的选择氢氧化钠的作用是膨化纤维、浆料、皂化油脂、洗涤织物，其用量的大小直接影响退浆效果和织物的毛效。表5 冷轧堆工艺中氢氧化钠对精练效果的影响NaOH/g.L-1 强力/N 毛效/cm20304050606936866836786715.27.89.511.812.1注：试验条件：织物 15tex×15 tex，520×280 纯棉府绸，H2O2 15

15、g/L M-118 15g/L表 6 碱氧一浴工艺中氢氧化钠对精练剂效果的影响NaOH/g.L-1 强力/N 毛效/cm10152025306846636556486396.88.212.312.813.1注：试验条件：织物 15tex×15 tex，520×280 纯棉府绸 H2O2 7g/L M-118 8g/L表5、表6说明，氢氧化钠用量对织物的强力影响不大，而对半制品毛效甚大，我们建议在冷轧堆工艺中，NaOH用量在50g/L左右，在碱氧一浴工艺中，NaOH用量宜控制在20g/L左右。3.3.3 M-118用量的选择 冷轧堆工艺和碱氧一浴工艺中M-118浓度对半制品质

16、量的影响如表7和表8所示。表7 冷轧堆工艺中M-118 浓度对半制品质量的影响M-118/g.L-1 白度/% 毛效/cm101215182073.880.582.383.684.47.49.111.912.312.5注：试验条件：织物 15tex×15 tex，520×280 纯棉府绸 NaOH(100%) 50g/L H2O2 15g/L表8 碱氧一浴工艺中M-118浓度对半制品质量的影响M-118/g.L-1 白度 /% 毛效/cm 468101275.581.682.783.884.97.210.311.412.514.3 注：试验条件：织物 15tex×

17、15 tex，520×280 纯棉府绸 NaOH(100%) 20g/L H2O2 7g/L由表7、8可见，随着M-118浓度增加，半制品的白度和毛效随之增加，经综合考虑，建议用量在冷轧堆工艺中，M-118的用量为15g/L，在碱氧一浴工艺中用量68g/L。3.3.4 冷轧堆的皂洗问题冷轧堆工艺中，在汽蒸后要经过一道皂洗，此工艺对最终制品的质量影响极大。NaOH质量浓度对毛效的影响如表9所示，洗涤剂的用量对毛效的影响如表10所示，皂洗时间对毛效的影响如表11所示。表9 皂洗中氢氧化钠的质量浓度对毛效的影响NaOH /g .L-1 毛效/cm 0 0 6 6.5 8 6.8 12 7.

18、2 15 7.3 18 7.5注：试验条件：织物 15tex×15 tex，520×390 全棉防羽布，NaOH(100%) 50g/L， H2O2 15g/L，M-118 15g/L。表10 皂洗浴中洗涤剂浓度对毛效的影响皂洗剂 /g .L-1 毛效/cm 0 0 1 3.7 2 5.5 3 6.1 5 7.2 6 7.5注：试验条件：织物 15tex×15 tex，520×390 全棉防羽布，NaOH(100%) 50g/L， H2O2 15g/L，M-118 15g/L。表 11 皂洗时间对毛效的影响水洗时间/s 毛效/cm 30 3.9 40 4.3 50 6.3 60 7.2 70 8.5注：试验条件：织物 15tex×15 tex，520×390 全棉防羽布，NaOH(100%) 50g/L， H2O2 15g/L，M-118 15g/L