紡織品前處理用精練劑的配方確定

1、研發(fā)項目報告書項目編號：Y1793B031承擔(dān)部門：傳化化學(xué) 研發(fā)部 總負(fù)責(zé)人：李遠(yuǎn)忠低泡精練劑TF-125C的研發(fā)匯報為提高生產(chǎn)效率和降低能耗,目前精練中常采用退煮漂一步法、退煮及漂白或退漿及煮漂兩步法等短流程工藝。該工藝的有效實現(xiàn)必須依賴于一種滲透迅速、乳化力強(qiáng)、去污力高、耐高溫、耐濃堿、耐氧化、耐硬水、低泡沫、生物降解性好、安全無毒的高效高速精練劑。單一的表面活性劑已不能滿足上述性能及要求,須利用表面活性劑的協(xié)同效應(yīng)和增效作用復(fù)配出新穎的高效精練劑。1.表面活性劑的復(fù)配原理表面活性劑具有潤濕、滲透、乳化、分散等作用。在這里我就我開發(fā)TF-125精練劑來談?wù)勎宜J(rèn)識的表面活性劑的復(fù)配的基本

2、原理分析。在精練時由于棉型織物上含有棉蠟、果膠、蛋白質(zhì)、棉籽殼、油脂和退漿工序中未除盡的漿料以及織物上所沾染的油漬等雜質(zhì),使得織物不易被堿液潤濕和滲透。根據(jù)濕潤的基本方程式楊氏方程式:cos=（SG -LG ）/LS(其中:為液織物之間的接觸角;SG為織物的表面張力;LG為液體的表面張力;LS為液織物之間介面張力)。=0°時,液體在織物表面鋪展,表示完全濕潤;=180°時,液體在織物表面呈球狀液滴,表示完全不濕潤。因此要獲得良好的濕潤,cos應(yīng)較大,即LG、LS應(yīng)較小。在未經(jīng)精練的織物上,由于水與蠟狀物之間的吸引力較小,LS就很大。水本身的表面張力LG也較大,達(dá)72mN/m

3、,很不利于潤濕。在水中加入表面活性劑,由于表面活性劑在介面的吸附作用,大大降低了液體和織物之間的介面張力,使得潤濕較容易進(jìn)行。紡織物是一個多孔性體系,有無數(shù)相互連通、大小不同的毛細(xì)管,具有典型的毛細(xì)管效應(yīng),液體在毛細(xì)管中上升的液柱靜壓P與SG-LS及毛細(xì)管半徑r存在下列關(guān)系:P=（SG-LS）/ r。可見,降低LS即能提高毛細(xì)管上升的液柱靜壓,有利于滲透的進(jìn)行。故作為良好的濕潤和滲透作用的表面活性劑,應(yīng)使LG、LS明顯降低。非離子表面活性劑溶液在臨界膠束濃度(CMC)時的介面張力較低,有利于潤濕和滲透,也易形成膠束,有利于乳化。目前適合于紡織品前處理的非離子表面活性劑有兩類，一類為為脂肪醇聚氧

4、乙烯醚，該類表面活性劑對無機(jī)物形成的污跡去除力較強(qiáng)，但是對油蠟的去除性能較差，由于織物上含有大量的的油脂、蠟質(zhì)等脂肪性物質(zhì),單獨(dú)使用脂肪醇聚氧乙烯醚，效果并不理想。另一類常見的非離子表面活性劑是乙氧基化的脂肪酸甲酯，即脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚，此類化合物的脂肪酸結(jié)構(gòu)具有油脂和蠟質(zhì)類似的結(jié)構(gòu)，因此具有極強(qiáng)的油脂和蠟的去除能力，目前國外各大公司的精練劑，像科寧的88ECO，魯?shù)婪虻腞UCOGEN等產(chǎn)品，均為脂肪醇醚與脂肪酸甲酯醇醚為主體的復(fù)配物。脂肪酸甲酯乙氧基化物的選擇：脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚去油除蠟的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于脂肪醇聚氧乙烯醚,有利于降低LG及LS,對于提高織物的毛效和蠟質(zhì)起到關(guān)鍵作用，使織物獲得

5、均勻的潤濕性并有效地解決織物染色時出現(xiàn)蠟星。在脂肪酸的碳鏈長以C10-C14不變的情況下, 環(huán)氧乙烷加成數(shù)(EO)以3-7為最佳,有較好的去油脂和蠟質(zhì)能力。脂肪醇醚的選擇：對于去污能力較強(qiáng)的脂肪醇醚，從C8開始,碳鏈每增加2個C原子,CMC將降低一個數(shù)量級,容易形成膠束,用量也少。碳鏈為12時LG以EO=7時下降最大。因此脂肪醇聚氧乙烯醚以C12H25O(CH2CH2O)6-7H為最佳。另外，脂肪醇醚從碳鏈上，主要分為兩大類，國內(nèi)較常見的是AEO系列，價格較便宜；另外一種是異構(gòu)醇醚，價格較貴，考慮到精練劑的性價比，我們采用國產(chǎn)較便宜的AEO做為原料。織物中的油蠟要借助乳化作用才能去除。通過表面

6、活性劑的潤濕作用,油蠟與織物的粘附力減弱,介面逐漸縮小,使油蠟從織物上脫落下來,以極細(xì)的微粒分散在煮練液中。由于油蠟微粒與水的接觸面增大,表面能增高,是一種很不穩(wěn)定的體系。加入陰離子表面活性劑,將會在油蠟-水介面上形成雙電層,防止油粒相互聚集,形成比較穩(wěn)定的體系,并能防止油粒在織物上再沈積。常用的陰離子表面活性劑有烷基磺酸鈉、直鏈烷基苯磺酸鈉、磷酸酯鹽類（由于環(huán)保問題現(xiàn)已禁用）等。烷基磺酸鈉和烷基苯磺酸鈉各有所長,濕潤力和降低表面張力以烷基苯磺酸鈉為好,去污力以烷基磺酸鈉為佳;就CMC值及泡沫力,兩者基本上相似,耐堿性以烷基磺酸鈉較好。磷酸酯鹽類主要有脂肪醇磷酸酯鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯鹽和

7、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯鹽。磷酸酯鹽表面活性劑具有:親水性比非離子表面活性劑強(qiáng),比烷基磺酸鹽類小;高溫時表面張力下降程度和濕潤性比非離子表面活性劑大;無濁點,耐濃堿、耐高溫、耐硬水、電解質(zhì)及氧化劑;泡沫比非離子表面活性劑稍高,比烷基磺酸鹽類表面活性劑低等特點。另外，陰離子表面活性劑中添加電解質(zhì),能促使表面活性劑陰離子端間電性相互作用而使膠束雙電層受到壓縮,離子端之間相同電荷斥力減小,使更多的陰離子表面活性劑進(jìn)入膠束,促使表面活性劑締合為膠束,使膠束聚集數(shù)增大,CMC下降,有利于膠束的穩(wěn)定。電解質(zhì)陽離子的作用,使陰離子表面活性劑的離子頭與帶有負(fù)電荷的織物之間的斥力降低,有利于提高織物上表面活性劑的

8、吸附量,獲得良好的潤濕、凈洗效果。但電解質(zhì)濃度過高,將不利于乳液的穩(wěn)定性并使非離子表面活性劑的濁點降低。再加入些水溶性較強(qiáng)的有機(jī)化合物如尿素、N-甲基甲酰胺等能使表面活性劑在水中的溶解度大大增加。此外，印染用水的硬度對烷基磺酸鈉、烷基苯磺酸鈉等陰離子表面活性劑的凈洗能力有明顯的影響。因此，螯合分散劑的加入可以軟化水質(zhì),充分發(fā)揮表面活性劑的作用。由于采用表面活性劑作精練劑,很易產(chǎn)生大量泡沫。泡沫外溢既浪費(fèi)助劑又影響精練效果,且還給織物漂洗帶來困難。在配方中選用低泡沫的表面活性劑或加入消泡劑可以降低泡沫的生成。常用有機(jī)硅消泡劑,用量低,且具有持久性。配方：從表面活性劑的增效和協(xié)同效應(yīng)出發(fā),一般復(fù)配

9、精練劑所選擇的陰、非離子表面活性劑的HLB值在1214之間,且相互要比較接近;陰離子表面活性劑與非離子表面活性劑mol比約為0.51.51.50.5。復(fù)配得到的精練劑應(yīng)達(dá)到下列性能目標(biāo):高濁點,濁點至少達(dá)到100。耐堿性強(qiáng),在堿液中不發(fā)生漂油及沈淀現(xiàn)象。低泡,在煮練時不產(chǎn)生過多的泡沫而溢出。配伍性好,能與雙氧水穩(wěn)定劑等同浴使用。價格適中。綜合考慮表面活性劑的各項性能及精練劑的要求,采用正交實驗法,通過實驗室大量的試驗以及在航民印染三次大試的結(jié)果，我們最終確定了精練劑TF-125C的組成為：脂肪酸甲酯乙氧基化物：17%AEO-9： 5.5%AES： 8.5%SAS-60： 4 %OEP98： 2

10、 %螯合劑EDTMPSA： 2.5%尿素： 1.5%乙二醇單丁醚： 2.5% （冬季調(diào)整為4%）消泡劑 瓦克 S-185： 0.2%水補(bǔ)足余量2精練滲TF-125C的應(yīng)用2.1濁點將復(fù)配好的精練劑TF-125C按5g/L溶于蒸餾水中,在攪拌下慢慢加熱,當(dāng)加熱至100時無乳濁現(xiàn)象出現(xiàn),說明精練劑的濁點>100。2.2滲透性采用帆布沈降法。將方型(4cm×4cm)未經(jīng)煮練的帆布放于一定高度的待測液的液面,測定帆布沈落至底部所需的時間,即沈降時間(s)。時間越短,溶液的潤濕、滲透性越好。見下表。幾種名牌精練滲透劑的性能比較助劑品種 TF-125Leophen U （Basf）25 9

11、5 6.8s 7.5s 6.5s 7.0s空 白25 95 14.6s 12.3s 13.4s 11.2s 15.6s 13.1s20g/L NaOH25 95 30.4s 15.8s 28.3s 14.3s 34.5s 16.5s40g/L NaOH25 95 45.7s 18.6s 43.4s 17.9s 48.3s 20.1s60g/L NaOHCottocarin 88（cognis） 7.2s 7.8s注：助劑濃度為0.5%可見,精練滲透劑TF-125C的滲透性能與世界名牌精練滲透劑相當(dāng)。2.3耐堿性取不同濃度的NaOH溶液20mL于試管中,分別加入本公司精練滲透劑TF-125C 0

12、.5g,搖動試管,在不同溫度下放置一定時間,觀察溶液是否保持澄清,是否有混濁絮凝及分層現(xiàn)象。如溶液保持澄清,表示精練劑可以在該NaOH溶液濃度、該溫度下使用。結(jié)果見下表。本公司精練滲透劑TF-125C的耐堿性溫 度 室溫 (24小時)20g/L NaOH 清晰40g/L NaOH 清晰60g/L NaOH 清晰80g/L NaOH 清晰60 (20分鐘) 80 (20分鐘) 100 (20分鐘)清晰 清晰 清晰清晰 清晰 清晰清晰 清晰 清晰清晰 清晰 清晰可見,精練滲透劑TF-125C具有良好的耐堿性。2.4泡沫力取2.5g助劑,分別加入500mL蒸餾水,用改良Ross-Miles法測其室溫

13、下泡沫力。結(jié)果見下表。本公司精練滲透劑泡沫性助劑品種 TF-125CLeophen U （Basf）泡高(cm) 4.9 6.8Cottocarin 88（cognis） 5.2可見,本公司精練劑的泡沫性能與世界名牌精練滲透劑的泡沫性能相當(dāng)，屬于一種低泡型精練劑。2.5白度及毛效白度測定:將試樣按要求迭成八層,在WSD- 型白度儀上測量。讀數(shù)越大,白度越好。毛效測定:將精練后的棉布剪成經(jīng)向30cm,緯向5cm的布條,在離一端1cm沿緯向用鉛筆作一平行線,并在此末端沿緯向固定一根約重2g的短玻璃棒作重荷,將試樣另一端用夾子固定在一橫架上使其垂直懸掛,下端浸入5g/L的重鉻酸鉀溶液中,使液面與鉛筆

14、線正好對齊,測量30分鐘內(nèi)重鉻酸鉀溶液沿經(jīng)向上升的高度,以cm表示。數(shù)值越大,表明精練效果越好。結(jié)果見下表。白度和毛效的測試結(jié)果助劑品種TF-125CLeophen U （Basf） Cottocarin 88（cognis）白度毛效（cm）常規(guī)工藝 冷堆工藝 常規(guī)工藝 冷堆工藝 75.8 86.8 73.0 83.5 75.0 85.216.9 18.3 14.5 18.0 16.2 18.8注：常規(guī)工藝：燒堿20g/L，精練滲透劑10g/L，雙氧水（100%）9g/L二浸二軋（軋余率85%）， 汽蒸40分鐘。冷堆工藝：燒堿50g/L，精練滲透劑25g/L，雙氧水（100%）30g/L，氧漂

15、穩(wěn)定劑15g/L，二浸二軋（軋余率85%）。室溫堆置1624小時-熱洗-冷洗-酸洗-干燥。 3結(jié)論由此經(jīng)反復(fù)實驗，得出的TF-125C配方定為：原 材 料 名 稱脂肪酸甲酯乙氧基化物（PEMEX 喜赫石油）AEO-9（上海天壇） AES（浙江贊宇）SAS-60（Clariant 德國科萊恩）OEP98（浙江皇馬 ） EDTMP（美杭化工） 尿素 （美杭化工） 乙二醇單丁醚 （美杭化工） 消泡劑 S-185 （WACKER）水含 量 17% 5.5% 8.5% 4% 2% 2.5% 1.5% 2.5% 0.2% 補(bǔ)足剩余含量車間生產(chǎn)： 生產(chǎn)確認(rèn)單車間：2產(chǎn)品名稱：TF-125C產(chǎn)品批號：生產(chǎn)：向釜中抽入1000KG 0-90熱水，攪拌下加入255KG AES，120KG SAS，60KG OEP，75KG EDTMP， 6KG消泡劑，攪拌30分鐘。攪拌